Perpustakaan Digital ITB

Penyediaan akses telekomunikasi yang merata dan berkualitas tinggi di daerah dengan kondisi geografis kompleks, seperti kepulauan atau pegunungan, sering menemui kendala dalam membangun infrastruktur konvensional. Wilayah ini acap kali menghadapi hambatan dalam mengembangkan menara telekomunikasi dan jaringan serat optik, yang menyebabkan kualitas serta jangkauan layanan telekomunikasi di sana jadi jauh tertinggal dari kawasan perkotaan. Ketimpangan digital ini berdampak signifikan pada pembangunan ekonomi dan sosial, membatasi akses masyarakat terhadap teknologi dan peluang, sehingga memperparah ketimpangan sosial ekonomi. Untuk menjembatani kesenjangan ini, Optical Wireless Communication (OWC), atau dikenal juga sebagai Free Space Optics (FSO), hadir sebagai teknologi transmisi data nirkabel berkecepatan tinggi yang menjanjikan, memanfaatkan spektrum optik yang luas demi kapasitas data tinggi dan latensi rendah. OWC telah diidentifikasi sebagai solusi potensial bagi konektivitas nirkabel berkecepatan tinggi, baik sebagai alternatif maupun pelengkap infrastruktur terestrial di area yang sulit dijangkau. Seiring meningkatnya kebutuhan akan cakupan jaringan yang lebih luas dan adaptasi yang tinggi, High Altitude Platform Station (HAPS) yang mengadopsi OWC sebagai media transmisi utamanya, mulai dilihat sebagai komponen kunci dalam evolusi jaringan nirkabel generasi mendatang. HAPS adalah platform udara yang dirancang untuk bisa beroperasi terus – menerus di stratosfer, sekitar 17 hingga 22 kilometer di atas permukaan laut. Dari ketinggian ini, HAPS mampu memberikan cakupan sinyal luas dan fleksibel, menjangkau ribuan kilometer persegi dari satu titik operasional. Dengan begitu, HAPS memiliki potensi besar memperluas akses komunikasi ke area terpencil dan kurang terlayani, melengkapi jaringan seluler dan satelit yang sudah ada. Dalam konteks jaringan HAPS yang komprehensif, komunikasi antar-platform HAPS (inter-HAPS communication) memiliki peranan penting dalam membangun jaringan yang terkoordinasi dan efisien. Berbeda dengan tautan ke stasiun bumi, inter-HAPS communication memungkinkan pertukaran data tanpa bergantung pada infrastruktur terestrial atau satelit, sehingga latensi minimal dan keandalan jaringan meningkat. Jaringan mesh yang terbentuk dari koneksi antar-HAPS ini memperluas cakupan serta mendukung fleksibilitas dan skalabilitas arsitektur jaringan telekomunikasi masa depan. Namun, implementasi OWC antar-HAPS sangat rentan terhadap gangguan dari kondisi stratosfer. Dinamika atmosfer seperti turbulensi dan atenuasi dapat menyebabkan ketidakstabilan posisi HAPS. Turbulensi atmosfer, yang timbul dari variasi suhu kecil, juga menyebabkan pelebaran radius berkas laser di luar efek difraksi dan fluktuasi spasial serta temporal berkas laser (scintillation). Kondisi ini sangat memengaruhi performa OWC yang memerlukan presisi tinggi, yang dapat mengakibatkan pergeseran posisi atau sudut sinar laser. Akhirnya, hal ini menurunkan kualitas sinyal secara signifikan, yang tercermin dari peningkatan Bit Error Rate (BER). Maka dari itu, tugas akhir ini berfokus pada pengembangan dan analisis metode mitigasi ketidakstabilan HAPS pada sistem komunikasi OWC antar-HAPS. Ketidakstabilan posisi platform HAPS dimodelkan secara khusus melalui pointing loss yang mengikuti distribusi Rayleigh, untuk merepresentasikan fluktuasi acak akibat dinamika atmosfer dan getaran platform. Pendekatan ini memungkinkan analisis yang lebih realistis terhadap dampak ketidakstabilan pada performa komunikasi optik, khususnya dalam hal peningkatan BER dan keandalan layanan. Dampak gangguan serta implementasi metode mitigasi dianalisis melalui simulasi end-to-end yang dikembangkan menggunakan MATLAB. Hasil analisis menunjukkan pointing loss secara drastis meningkatkan BER hingga 2 order of magnitude pada kondisi tidak stabil. Untuk mengatasi degradasi ini, metode mitigasi Time Domain Repetition Code (TDRC) dengan konfigurasi Multiple-Input Single-Output (MISO) diterapkan dan dianalisis. TDRC terbukti mampu menurunkan BER hingga 3 order of magnitude dari kondisi tidak stabil. Menariknya, TDRC bahkan menunjukkan performa yang lebih baik dari kondisi stabil, namun tidak lebih baik dari kondisi stabil dengan diversity. Meskipun metode mitigasi ini efektif, peningkatan data rate dan link range cenderung memperburuk BER karena kebutuhan bandwidth yang lebih besar dan akumulasi efek atmosfer. Secara keseluruhan, metode mitigasi TDRC ini terkonfirmasi sebagai solusi untuk memulihkan performa OWC pada kondisi tidak stabil, sekaligus meningkatkan keandalan komunikasi antar-HAPS secara signifikan. Penelitian ini memberikan sumbangan dalam pengembangan solusi praktis untuk pemerataan konektivitas global melalui teknologi HAPS-OWC.