Disain Metropolitan Area Network (MAN) Wireless 2-11Mbps Untuk WARNET

Onno W. Purbo

Salah satu penyebab utama mengapa hancurnya jaringan Wireless LAN yang dikembangkan untuk WARNET di Jogyakarta & beberapa kota lainnya di Indonesia adalah karena tiban-tibanan antar WARNET tanpa mempedulikan rekan WARNET yang lain yang juga menggunakan peralatan WLAN untuk akses ke Internet-nya. Rekan-rekan WARNET kebanyakan berfikir dengan menggunakan antenna parabola 24dBm, dengan power amplifier 1 Watt maka akan dijamin memperoleh akses yang baik untuk mencapai Intrenet berkecepatan tinggi 2-11Mbps, ternyata tidak semudah itu apalagi banyak rekan WARNET lainnya yang ternyata berfikiran yang sama – akhirnya semua WARNET tiban-tibanan & jaringan menjadi hancur lebur, tidak ada yang menang dengan cara preman, tiban-tibanan & menaikan power untuk menguasai jaringan.

Kondisi Peralatan WLAN yang legal di Indonesia.

Diskusi tentang aspek hukum jaringan WLAN dilakukan di mailing list indowli@yahoogroups.com, melalui perdebatan yang tampaknya cukup panas karena menyangkut harkat hidup rekan-rekan WARNET semuanya. Cara sederhana untuk membatasi ruang lingkup aplikasi WLAN adalah dengan membatasi daya pancar. Secara hukum daya pancar sinyal di Antenna yang di ijinkan adalah 36 dBmW, artinya jika anda menggunakan antenna parabola 24dBi anda hanya boleh menggunakan peralatan WLAN dengan daya sekitar 15 dBm (sekitar 30 mW saja). Umumnya peralatan WLAN yang ada di pasaran mempunyai daya pancar antara 15-20 dBm (30-100 mW).

Dengan kondisi daya terbatas (15-20dBm), maka jarak jangkau peralatan WLAN menjadi terbatas. Jarak jangkau maksimum yang dapat dicapai adalah pada saat sinyal mencapai batas sensitifitas penerima di ujung sebelah sana. Sebetulnya perhitungan-nya sederhana, terutama yang agak rumit hanyalah proses perhitungan redaman sinyal melalui udara (Free Space Loss) yang besarnya rata-rata sekitar 100dBm tergantung jarak & frekuensi yang digunakan. Contoh perhitungan yang sudah jadi dapat diperoleh langsung dari saya (onno@indo.net.id) dalam bentuk file Excel secara gratis. Dalam file Excel tersebut juga telah saya buatkan beberapa routine konversi dari besaran dBm ke Watt supaya lebih terbayang bagi kita yang tidak biasa dengan notasi dBm.

Untuk memberikan sedikit gambaran, sebuah sambungan WLAN dengan antenna 15 dBi dan daya pancar 15 dBm di kedua ujung-nya akan dapat mencapai jarak sekitar tujuh (7) km dengan memperhitungkan redaman coax 3 dBm. Cukup normal untuk sambungan WLAN 2-11Mbps di banyak kota tanpa perlu menggunakan power amplifier secara ilegal.

Wilayah pancaran sangat tergantung pada kondisi lapangan, lokasi gedung, lokasi penghalang, ketinggian, maupun bentuk antenna yang digunakan. Pada gambar saya coba memperlihatkan coverage (lingkup) pancaran sebuah base station  WLAN dalam bentuk bintik-bintik.

Untuk perencanaan / disain sebuah Metropolitan Area Network (MAN) bentuk pancaran ini biasanya kita buat ideal menjadi sebuah bentuk segi enam seperti tampak pada gambar. Bentuk coverage ideal ini akan kita gunakan kemudian di penjelasan lebih lanjut dibawah.

Hal lain yang perlu diperhitungkan baik-baik juga adalah penggunaan frekuensi supaya tidak saling mengganggu satu dengan lainnya. Pada band 2.4 GHz yang dialokasikan untuk komunikasi data WLAN adalah antara 2.4-2.485 GHz. Band tersebut di bagi dalam sebelas (11) kanal seperti tampak pada tabel.

kanal	frekuensi	kanal	Frekuensi	
1	2.412 GHz	6	2.437 GHz	
2	2.417 GHz	7	2.442 GHz	
3	2.422 GHz	8	2.447 GHz	
4	2.427 GHz	9	2.452 GHz	
5	2.432 GHz	10	2.457 GHz	
		11	2.462 GHz	

Jika kita perhatikan baik-baik maka terlihat bahwa jarak frekuensi tengah antar kanal hanyalah 5MHz, padahal lebar total bandwidth sebuah pemancar Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) yang digunakan dalam Wireless LAN adalah 22MHz, oleh karena itu pada kanal di atas sebetulnya sinyal yang dipancarkan antar kanal akan saling meng-interferensi satu sama lain – atau istilah lebih halusnya sinyal antar kanal akan saling overlap.

Pada band 2.4GHz hanya ada maksimum tiga (3) kanal saja yang sinyal-nya tidak saling overlap yaitu:

	Kanal 1	2.412 GHz
	Kanal 6	2.437 GHz
	Kanal 11	2.462 GHz

Tampak jelas pada gambar adalah spektrum pancaran sinyal DSSS pada kanal 1, 6 & 11 yang bekerja sekaligus dilihat pada spektrum analizer.

Berdasarkan fakta tersebut, maka jaringan Metropolitan Area Network (MAN) di rancang agar antar station tidak saling mengganggu & interferensi dalam jaringan dapat di minimalkan.

Sebetulnya kita bisa mengembangkan banyak sekali rancangan Metropolitan Area Network (MAN) berbekal keterbatasan peralatan yang ada. Dua (2) buah disain dasar dari MAN dari Wireless LAN yang mungkin digunakan dalam sebuah kota agar tidak saling mengganggu akan dicoba untuk diketengahkan.

Disain Metropolitan Area Network (MAN) dengan Omnidirectional Antenna di Base Station (BTS)

Pada rancangan ini digunakan pada MAN yang menggunakan BTS antenna omnidirectional. Bentuk pancaran antenna omni di idealkan dalam bentuk segi enam untuk memudahkan visualisasi rancangan. Tergantung pada daya pancar & antenna yang digunakan maka radius sebuah sel adalah sekitar 5-7 km.

Karena kita hanya mempunyai kanal 1, 6 & 11 yang tidak saling overlap maka alokasi channel yang paling optimum agar tidak saling mengganggu adalah seperti tampak pada gambar. Kanal 1, 6 & 11 digambarkan dalam warna yang berbeda-beda dan tampak cukup jauh satu sama lain secara spatial (jarak) sehingga gangguan tidak terlalu jauh.

Disain sel pada gambar cukup untuk melingkupi sebuah wilayah / kota seluas 35 x 35 km persegi secara cukup baik. Dalam masing-masing sel, kita dapat menjalankan sekitar 3-10 WARNET tanpa gangguan dari sel lainnya. Sebaiknya WARNET yang bertetangga saling menghubungkan diri menggunakan kabel coax, jangan menggunakan peralatan WLAN lagi – karena akan menghancurkan performance jaringan secara keseluruhan. Jadi total kita dapat mengoperasikan 70-an WARNET dengan tujuh (7) buah BTS. Untuk densitas WARNET yang lebih besar lagi maka kita perlu mengubah disain sel menggunakan antenna sektoral bukan omni.

Disain Metropolitan Area Network (MAN) dengan 120 Derajat Sectoral Antenna di Base Station (BTS)

Untuk kota yang memiliki kepadatan WARNET yang tinggi disain sel menggunakan amtenna omni tidak lagi mencukupi kebutuhan. Orang biasanya menggunakan antenna sektoral yang mempunyai pola radiasi pancaran seperti ikan paus seperti tampak pada gambar.

Dengan menggunakan antenna sektoral maka kita dapat membagi wilayah pancaran dari BTS menjadi beberapa sektor tergantung jenis antenna yang digunakan. Dalam contoh ini saya mencoba menggunakan antenna sektoral 120 derajat. Oleh karena itu pada sebuah BTS dapat memberikan servis kepada tiga (3) wilayah servis menggunakan antenna sektoral 120 derajat dengan menggunakan tiga (3) kanal yang berbeda seperti tampak pada gambar. Jika masing-masing kanal mampu untuk di bebani 10-an WARNET maka dengan rancangan tersebut sebuah BTS dapat dibebani sekitar 30-an WARNET oleh sebuah BTS dalam radius 5-7 km dari BTS tersebut. Dengan banyaknya WARNET tersebut maka ongkos sewa frekuensi juga menjadi lebih murah karena dibebankan ke 30 WARNET  …

Pada gambar selanjutnya adalah disain sebuah Metropolitan Area Network (MAN) menggunakan BTS antenna sektoral 120 derajat. Dengan hanya menggunakan tiga (3) buah BTS yang bekerja pada tiga (3) kanal frekuensi yang berbeda maka sebuah wilayah seluas 28 x 21 km persegi akan bisa di layani untuk 90-an WARNET didalamnya tanpa saling mengganggu karena disain jaringannya yang baik.
Penutup
Mudah-mudahan tulisan ini dapat membuka pikiran teman-teman WARNET terutama yang berada di asosiasi-warnet-broadband@yahoogroups.com & indowli@yahoogroups.com yang ingin membangun jaringannya agar dapat mengakses Internet pada kecepatan tinggi tanpa mengganggu rekan yang lain.