Tag Archives: Telecommunication

Kelebihan dan Kekurangan OFDMA

Keunggulan OFDMA

OFDMA memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan sistem yang lain, diantaranya [Srikanth, 2007] :

a. Pemakaian rentang frekuensi yang lebih kecil

OFDMA merupakan jenis modulasi multicarrier yang memiliki efisiensi frekuensi yang lebih besar dibandingkan dengan modulasi multicarrier yang lainnya (seperti FDM). Hal ini disebabkan sifat orthogonalitas yang memungkinkan adanya overlap antar frekuensi. Berbeda dengan multicarrier konvensional seperti halnya FDM, untuk menghindari terjadinya interferensi antar sinyal carrier maka perlu disisipkannya frekuensi penghalang (guard band), dengan adanya guard band inilah pemakaian frekuensi tidak efisien. Selain itu guard band menyebabkan penurunan kecepatan transmisi dibandingkan dengan sistem single carrier dengan lebar spektrum yang sama.

b. Kuat terhadap frequency selective fading

Frequency selective fading merupakan sebuah keadaan yang mana terjadi pelemahan daya secara tidak seragam pada frekuensi tertentu yang diakibatkan bandwidth dari kanal lebih sempit daripada bandwidth transmisi. Pada sistem OFDMA hal ini dapat dihindari dengan cara menggunakan subcarrier yang relatif banyak.

c. Tidak sensitif terhadap delay spread

Dengan dibaginya kecepatan transmisi ke dalam banyak subcarrier, maka kecepatan pada subcarrier akan menjadi kecil, sehingga periode simbol menjadi lebih panjang yang akhirnya mampu mengurangi terjadinya delay spread.

Kelemahan OFDMA

a. Carrier frequency offset (CFO)

Sistem OFDMA memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap CFO yang disebabkan oleh jitter pada gelombang pembawa dan juga terhadap efek Doppler yang disebabkan oleh pergerakan stasiun pengirim atau penerima.

b. Distorsi nonlinear

Teknologi OFDMA menggunakan sistem multi-frekuensi dan multi-amplitudo, sehingga sistem ini mudah terkontaminasi oleh distorsi nonlinear yang terjadi pada penguat dari daya transmisi.

c. Sinkronisasi sinyal

Menentukan start point untuk memulai operasi Fast Fourier Transform (FFT) ketika sinyal OFDMA tiba di stasiun penerima relatif sulit.

Sumber:

Srikanth, Kumaran V., Manikandan C., Murugesapandian. (2007). Orthogonal frequency division multiple access. Anna University Press, Chennai, India.

Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA)

Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) pada dasarnya merupakan gabungan antara Frequency Division Multiple Access (FDMA) dan Time Division Multiple Access (TDMA). Hal ini berarti bahwa multiple user dialokasikan pada subcarrier yang berbeda secara dinamis (FDMA) dan pada time slot yang berbeda pula (TDMA).

Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) merupakan teknik multiple access yang dikembangkan dari teknologi Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), tetapi OFDMA memiliki perbedaan dengan OFDM, perbedaan yang mendasar antara OFDMA dengan OFDM adalah pada OFDMA dalam satu subcarrier diperbolehkan diduduki oleh satu atau beberapa user yang memiliki simbol OFDMA yang berbeda. Sedangkan pada OFDM dalam satu subcarrier hanya diperbolehkan diduduki oleh user yang memiliki simbol OFDM yang sama. Perbedaan antara OFDMA dan OFDM ditunjukkan pada Gambar 1. [Srikanth, 2007]

Gambar 1 Perbandingan Sinyal OFDM dengan Sinyal OFDMA

Dilihat dari Domain Frekuensi dan Waktu.

(Sumber : Srikanth S., 2007)

Karena Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) merupakan teknik multiple access yang dikembangkan dari teknologi Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), maka OFDMA memiliki semua kelebihan dan kelemahan OFDM. OFDMA juga memiliki prinsip kerja yang sama dengan OFDM yaitu mengirimkan banyak pesan pada satu kanal pentransmisian. OFDMA juga dapat mengirimkan pesan tanpa terjadi inter-carrier interference (ICI) dan inter-symbol interference (ISI). Hal ini dikarenakan adanya proses penambahan cyclic prefix (CP) pada simbol OFDMA. Terjadinya ICI misalnya pada teknik Frequency Division Multiplexing (FDM) ditunjukkan pada Gambar 2. [Srikanth, 2007]

Gambar 2 Inter Carrier Interference (ICI).

(Sumber : http://engr.sjsu.edu)

Teknologi OFDMA menggunakan sinyal orthogonal, orthogonal merupakan keadaan apabila null sideband dari salah satu subcarrier bertumpukan dengan main lobe frequency dari subcarrier yang selanjutnya, sehingga overlapping dari frekuensi carrier tidak akan mempengaruhi sinyal. Kehilangan orthogonalitas menyebabkan pengkaburan (blurring) diantara sinyal-sinyal informasi dan penurunan performansi sistem komunikasi.

SUMBER:

Andrews, Jeffrey G. (2006). Orthogonal frequency division multiple access (OFDMA). United States : Pearson Education, Inc.

Hara, Shisuke, Ramjee Prasaad. (2003). Multicarier technique for 4G mobile communications. London : Artech House.

Srikanth, Kumaran V., Manikandan C., Murugesapandian. (2007). Orthogonal frequency division multiple access. Anna University Press, Chennai, India.

Kelebihan dan Kekurangan Radio over Fiber

1. Kelebihan Radio over Fiber

  1. Rugi-Rugi Rendah

Distribusi elektrik sinyal gelombang mikro dengan frekuensi tinggi dalam ruang bebas mengalami rugi-rugi akibat penyerapan dan pemantulan serta memiliki nilai impedansi saluran yang nilainya berbanding lurus dengan frekuensi, sehingga pengiriman sinyal radio frekuensi tinggi secara elektrik untuk jarak yang jauh membutuhkan peralatan regenerasi. Solusi alternatif untuk masalah ini adalah mendistribusikan sinyal baseband atau intermediate frequencies (IF) dari Switching center (SC) menuju base stations (BS). Sinyal tersebut kemudian dikonversi untuk memenuhi frekuensi gelombang mikro atau milimeter pada setiap BS, dikuatkan, kemudian diradiasikan. Sistem ini memiliki persyaratan khusus untuk penguat, repeater, equalizers, serta osilator lokal yang digunakan. Solusi alternatifnya adalah menggunakan serat optik, yang menawarkan rugi-rugi yang lebih rendah.

Salah satu jenis serat optik adalah single mode. Serat optik single mode yang terbuat dari kaca memiliki rugi-rugi di bawah 0.2 dB/km dan 0.5 dB/km pada panjang gelombang 1.5 μm dan 1.3 μ. Sedangkan serat optik yang terbuat dari polimer memiliki attenuasi yang lebih tinggi, antara 10-40 dB/km pada daerah panjang gelombang 500-1300 mm. Rugi-rugi ini lebih rendah daripada propagasi ruang bebas dan transmisi kabel tembaga untuk gelombang mikro frekuensi tinggi, sehingga jarak transmisi dapat dinaikkan dan mengurangi daya transmisi yang dibutuhkan

b. Bandwidth yang Lebar

Serat optik memiliki bandwidth yang lebih lebar dibandingkan media wireless. Saat ini bandwidth yang dapat disediakan oleh serat optik mencapai 1.6 THz.

c.  Tahan Terhadap Interferensi Radio Frekuensi

Komunikasi serat optik memiliki imunitas terhadap interferensi elektromagnetik karena sinyal ditransmisikan dalam bentuk cahaya melalui serat optik, bukan dalam bentuk gelombang elektromagnetik.

 d. Instalasi dan Perawatan yang Mudah

RoF menghilangkan kebutuhan akan osilator lokal dan peralatan lain pada remote stations (RS) karena peralatan modulasi dan switching disimpan di SC dan digunakan bersama oleh beberapa RS. Hal ini menyebabkan RS yang lebih ringan dan kecil, mengurangi biaya instalasi dan perawatan.

Kekurangan Radio over Fiber

RoF melibatkan modulasi analog dan deteksi cahaya yang merupakan dasar transmisi analog, sehingga noise dan distorsi yang terjadi pada komunikasi analog terjadi juga pada RoF (Ng’oma, 2005). Hal ini membatasi noise figure (NF) dan rentang dinamik jaringan RoF (Powell, 2002). Rentang dinamik ini penting untuk sistem komunikasi bergerak seperti GSM karena daya yang diterima pada base stations dari mobile unit berubah-ubah, sehingga dalam cell yang sama, daya RF yang diterima oleh mobile unit yang dekat dengan base station lebih tinggi dibandingkan yang diterima oleh mobile unit yang lebih jauh.

Sumber:

Fernando, Xavier. (2009). Radio over fiber-an optical technique for wireless access. IEEE Communications Society.

Fernando, Xavier dan Alagan Anpalagan. (2004). On the design of optical fiber based wireless access systems. IEEE Communication Society, Vol. 14, No. 2, pp. 3550-3555.

Mohd. Razali, Siti Harliza. (2007). Simulation of WCDMA radio over fiber technology. Universiti Teknologi Malaysia. Thesis.

Ng’oma, A. (2002). Design of a radio-over-fiber system for wireless LANs, Technische Universiteit Eindhoven

Aplikasi Radio over Fiber

Melanjutkan dua post sebelumnya tentang RoF, dalam post ini akan dibahas mengenai aplikasi RoF.

Saat ini, Radio over Fiber telah digunakan pada Asian Games 2010. Teknologi ini diimplementasikan oleh perusahaan telekomunikasi Foxcom, yang mentransmisikan sinyal L-Band dan frekuensi 70 MHz dengan jarak 110 km tanpa amplifier atau repeater dengan CNR yang dicapai adalah 41 dB.

Sinyal uplink 70 MHz ditransmisikan dari IBC di distrik Panyu menuju stasiun bumi Guangdong. Sedangkan sinyal downlink pada L-Band ditransmisikan kembali ke central base station untuk tujuan pengawasan. Generasi selanjutnya dari seri Sat-Light/PlatinumTM menggunakan laser berdaya tinggi untuk memenuhi kebutuhan pelanggan. Sat-Light/PlatinumTM merupakan salah satu aplikasi teknologi RoF yang dirancang untuk memenuhi permintaan yang semakin tinggi akan performansi yang lebih baik dan pengawasan RF. (Foxcom, 2011)

Beberapa aplikasi teknologi RoF lainnya adalah (Siti Harliza, 2011):

a. Komunikasi satelit

Salah satu aplikasi RoF dalam komunikasi satelit melibatkan peletakan remote antenna pada lokasi yang cocok di stasiun bumi menggunakan jaringan serat optik dengan panjang kurang dari 1 km dan frekuensi operasi antara 1 GHz hingga 15 GHz, sehingga peralatan frekuensi tinggi dapat dipusatkan. Sehingga antena yang digunakan tidak perlu berada di area kontrol.

b. Mobile Broadband System (MBS)

Konsep MBS diaplikasikan untuk memperluas pelayanan yang tersedia pada fixed Broadband Integrated Services Digital Network (B-ISDN) kepada pengguna layanan bergerak. Karena digunakan kecepatan data yang tinggi sekitar 155 Mbps untuk setiap pengguna, frekuensi karier yang digunakan termasuk dalam gelombang millimeter, sehingga mengalokasikan frekuensi pada 60 GHz. Rentang frekuensi 62-63 GHz dialokasikan untuk downlink sedangkan 65-66 GHz untuk uplink.

Ukuran diameter cells sekitar beberapa ratus meter (microcell), sehingga kepadatan cell radio tinggi dibutuhkan untuk mencapai cakupan yang diinginkan. Microcell dapat dihubungkan dengan fixed B-ISDN melalui serat optik. Jika teknologi RoF digunakan untuk menghasilkan gelombang millimeter, base station dapat dibuat lebih sederhana. Hal ini memungkinkan pengembangan jaringan MBS secara luas.

c. Wireless LANs melalui jaringan optik

Generasi pita lebar WLAN selanjutnya diproyeksikan untuk mencapai 54 Mbps dan akan membutuhkan frekuensi carrier yang lebih tinggi pada rentang 5 GHz (IEEE 802.11a/D7.0). Frekuensi carrier yang lebih tinggi ini menuju generasi microcell dan picocell. Cara efektif untuk mengatasinya adalah memanfaatkan teknologi RoF.

d. Jaringan seluler

Jaringan mobile merupakan daerah aplikasi yang penting untuk teknologi RoF. Jumlah pengguna yang semakin meningkat dengan permintaan untuk layanan pita lebar menekan jaringan bergerak untuk meningkatkan kapasitas. Maka dari itu, trafik mobile (GSM atau UMTS) dapat diaplikasikan secara efektif antara switching centers dan base stations dengan mengeksploitasi keuntungan teknologi single mode fiber. Fungsi RoF lainnya seperti alokasi kapasitas secara dinamis menawarkan keuntungan operasional yang signifikan pada jaringan seluler.

Sumber:

Foxcom. (2011). Foxcom fiber optic solutions breaks a record at the 2010 Asian Games. http://www.foxcom.com/news-and-events/press-room/foxcom-fiber-optic-solutions-breaks-record-2010-asian-games

Mohd. Razali, Siti Harliza. (2007). Simulation of WCDMA radio over fiber technology. Universiti Teknologi Malaysia. Thesis.

Arsitektur Radio over Fiber

Radio over fiber merupakan penggabungan antara komunikasi wireline dan wireless, sehingga dalam arsitekturnya terdapat komponen transceiver dari komunikasi wireless yaitu BTS dan menggunakan media transmisi berupa serat optik. Pengenalan terhadap radio over fiber dapat dilihat di sini

Sinyal yang dikirim oleh BTS disalurkan melalui serat optik. Untuk mengubah sinyal elektrik yang dikirimkan oleh BTS menjadi sinyal optik, dibutuhkan konverter dari elektrik menjadi optik di sisi transmitter, serta sebaliknya, konversi optik menjadi elektrik di sisi receiver.

 Gambar 1. Arsitektur Radio over Fiber

(Sumber: Xavier Fernando, 2004)

Pada sistem RoF, sinyal RF memodulasi sinyal optik kemudian ditransmisikan melalui link serat optik menuju penerima. Untuk memodulasi sinyal optik ini dilakukan dengan sistem IMDD (Intensity Modulation Direct Detection). Sistem IMDD mempunyai dua kemungkinan metode implementasi. Sinyal pembawa optik dapat dimodulasi secara langsung atau eksternal. Untuk frekuensi standar wireless (GSM, WiFi, 802.11a/b/ g, UMTS), lebih sesuai apabila menggunakan modulasi langsung dan fiber jenis single mode, dikarenakan loss transmisi kecil, kemudahan instalasi, biaya murah dan ukuran kecil.

Sinyal RF digunakan untuk memodulasi langsung laser diode di BSC. Hasil dari intensitas modulasi sinyal optik kemudian dikirimkan melalui fiber ke remote antenna unit (RAU). Pada RAU, sinyal RF yang ditransmisikan dibangkitkan kembali dengan deteksi langsung menggunakan fotodetektor PIN. Sinyal tersebut kemudian dikuatkan dan diradiasikan oleh antena. Sinyal uplink dikirimkan dari RAU ke BS dengan cara yang sama. Komponen dasar arsitektur RoF adalah:

a. Base station

Base station yang digunakan dapat berupa transceiver jenis apapun yang digunakan untuk kepentingan WLAN, WMAN, maupun WiMAX dan sistem komunikasi lainnya, bergantung pada aplikasi radio over fiber. BTS ini menghasilkan sinyal RF untuk ditransmisikan oleh serat optik ke subscriber. Sisi base station ini terdiri dari pemrosesan data baseband melalui modulator RF, sumber optik serta modulator optik.

b. Radio Access Point

RAP berfungsi untuk mengubah sinyal optik yang ditransmisikan melalui serat optik menjadi sinyal RF untuk ditransmisikan kembali ke subscriber. Proses yang terjadi di RAP hanya proses perubahan sinyal optik menjadi sinyal RF untuk ditransmisikan melalui antena ke subscriber, sehingga konfigurasi RAP tidak sekompleks BTS. RAP ini terdiri dari beberapa komponen, yaitu photodetector, Gain BPF, dan antena.

c. Portable Unit/Mobile Station

Portable unit merupakan mobile station subscriber, yaitu handset yang digunakan oleh subscriber untuk melakukan komunikasi. Dalam MS, terjadi proses demodulasi sinyal RF menjadi frekuensi baseband.

Sumber:

Fernando, Xavier. (2009). Radio over fiber-an optical technique for wireless access. IEEE Communications Society.

Fernando, Xavier dan Alagan Anpalagan. (2004). On the design of optical fiber based wireless access systems. IEEE Communication Society, Vol. 14, No. 2, pp. 3550-3555.

Hamed Al-Raweshidy and Shozo Komaki. (2002). Radio over fiber technologies for mobile communication network. Universal Personal Communication, Norwood, MA: Artech House Publishers.

Radio over Fiber

Radio over Fiber (RoF) merupakan suatu teknologi baru dalam transmisi yang mengintegrasikan teknik transmisi wireless dengan wireline. Pada RoF, sinar laser dimodulasi oleh sinyal radio dan dikirimkan melalui media serat optik. Remote antenna unit/base station dan sentral, antar-remote antenna unit maupun antar-base station dihubungkan oleh serat optik, seperti terlihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Konsep Radio over fiber

(Sumber: Hamed Al Raweshdy, 2002)

Pada sistem komunikasi wireless yang umum, fungsi pemrosesan sinyal RF seperti menaikkan frekuensi, modulasi carrier dan multipleksing dilakukan di BS dan kemudian diteruskan ke antena. RoF memungkinkan untuk melakukan pemusatan fungsi pemrosesan sinyal RF pada central base station (BSC), dan kemudian menggunakan serat optik untuk mendistribusikan sinyal RF ke RAU sehingga konfigurasi RAU menjadi lebih sederhana. Fungsi komunikasi seperti pengkodean, modulasi, serta konversi dapat dilaksanakan pada sentral. Sentralisasi fungsi pemrosesan sinyal RF memungkinkan pemakaian peralatan secara bersama, alokasi resource secara dinamis, dan menyederhanakan sistem operasi dan perawatan yang berarti penghematan besar pada instalasi dan operasional sistem.

Gambar 2 menunjukkan jalur transmisi RoF sederhana. Konfigurasi dasar RoF terdiri dari interface bidirectional, yaitu transmitter laser serta penerima fotodioda yang terletak pada base station atau remote antenna unit, yang dipasangkan dengan transmitter laser serta penerima fotodioda yang terletak pada radio processing unit. Sinyal masukan RF diaplikasikan pada laser diode untuk memodulasi intensitas dari carrier optik dan sinyal tersebut dideteksi secara langsung pada photodiode untuk dikonversi kembali menjadi sinyal asli yang dikirimkan. Tipe ini disebut dengan intensity modulated-direct detection (IM-DD), yang sering digunakan karena sederhana dan biaya yang lebih rendah. Untuk transmisi dengan loss rendah melalui serat optik digunakan panjang gelombang 1310 atau 1550 nm. Serat optik yang digunakan dapat berupa multi mode maupun single mode. Single mode digunakan pada jaringan dengan kebutuhan bandwidth yang lebih besar dan jarak transmisi yang jauh.

Gambar 2. Bagan Jalur Optik Bidirectional Menggunakan Modulasi Langsung Dari Laser Diode.

(Sumber: Siti Harliza, 2007)

Radio over fiber merupakan teknologi yang ideal untuk jaringan microcellular di mana setiap port radio microcell terdiri dari repeater optoelektronik yang dihubungkan melalui jalur serat optik menuju sentral radio dan peralatan kontrol, diletakkan pada daerah macrocell yang sudah ada. Sistem ini menggunakan microcell dan picocell untuk menyediakan bandwidth yang lebar. Sistem microcell dapat memecahkan masalah keterbatasan frekuensi karena beberapa base station dapat dipasang, sehingga radius kerja setiap base station dapat dikurangi dan frekuensi radio dapat digunakan kembali pada beberapa zona. Level daya yang lebih tinggi mengeliminasi kebutukan multipleks frekuensi atau amplifier berdaya tinggi yang biasa digunakan pada base station. Daerah cakupan yang terbatas akibat ketinggian antena yang kecil mengurangi interferensi antar kanal dari cell lainnya. Sistem RoF digunakan untuk cakupan selular di dalam bangunan, seperti kantor, mall, maupun bandara.

Sumber:

Febrizal. (2009). Evaluasi kinerja sistem OFDM radio over fiber (OFDM-RoF). Jurnal Sains Dan Teknologi 8 (1), Maret 2009: 13-17

Fernando, Xavier. (2009). Radio over fiber-an optical technique for wireless access. IEEE Communications Society.

Fernando, Xavier dan Alagan Anpalagan. (2004). On the design of optical fiber based wireless access systems. IEEE Communication Society, Vol. 14, No. 2, pp. 3550-3555.

Hamed Al-Raweshidy and Shozo Komaki. (2002). Radio over fiber technologies for mobile communication network. Universal Personal Communication, Norwood, MA: Artech House Publishers.

Mohd. Razali, Siti Harliza. (2007). Simulation of WCDMA radio over fiber technology. Universiti Teknologi Malaysia. Thesis.

Ng’oma, A. (2002). Design of a radio-over-fiber system for wireless LANs, Technische Universiteit Eindhoven