Perpustakaan Digital ITB

Industri telekomunikasi dunia tengah berada pada proses perkembangan yang sangat pesat. Kebutuhan akan infrastruktur yang inovatif dan sistem komunikasi nirkabel berkecaepatan tinggi yang andal juga semakin meningkat siring dengan perkembangan industri ini. Sistem komunikasi terestrial konvensional seperti menara BTS dan jaringan serat optik, meskipun memiliki keunggulan dalam skalabilitas dan memberikan latensi yang rendah, memiliki tantangan tersendiri dalam proses implementasinya di wilayah dengan kondisi geografis yang kompleks, seperti negara kepulauan. Hal ini seringkali memunculkan kesenjangan digital antara daerah perkotaan dan daerah terpencil. Di sisi lain, sistem satelit mampu mengatasi masalah cakupan ini, namun memiliki keterbatasan berupa latensi propagasi yang besar dan biaya pembangunan serta operasional yang sangat tinggi. Sebagai jembatan yang diinginkan mampu menghapus keterbatasan dua sistem tersebut, teknologi High Altitude Platform Station sedang dikembangkan. HAPS merupakan stasiun komunikasi yang terletak pada suatu objek pada lapisan stratosfer di ketinggian 20 hingga 50 km. Untuk memperluas cakupan layanan, dapat dibangun sebuah jaringan HAPS dengan menghubungkan banyak HAPS dengan tautan antar-HAPS disebut dengan Optical Inter-Platform Link (OIPL). Pada praktiknya, sistem komunikasi Free Space Optics (FSO) digunakan pada OIPL karena menawarkan kapasitas dan kecepatan transfer yang sangat tinggi dibandingkan dengan frekuensi radio (RF). Pada penerapannya, kanal atmosfer memberikan berbagai gangguan terhadap sinar sebagai pembawa informasi dalam komunikasi FSO. Gangguan ini diakibatkan oleh fenomena penyebaran dan penyerapan oleh molekul dan partikel yang terkandung pada atmosfer. Gangguan ini berakibat pada fluktuasi intensitas sinar dan menyebabkan penurunan daya sinyal. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis dampak gangguan yang ada pada kanal atmosfer dengan membaginya menjadi tiga kategori utama yaitu, turbulensi atmosfer, redaman atmosfer, dan pointing loss akibat ketidakstabilan HAPS oleh angin atmosfer terhadap kinerja sistem FSO. Selanjutnya dikembangkan suatu metode mimtigasi dengan memanfaatkan diversitas spasial untuk meningkatkan kinerja sistem dengan metode Spatial Diversity Reception Technique (SDRT) yang memanfaatkan sistem Single-Input Multi-Ouput (SIMO) 1x2 dengan 2 receiver. Sistem FSO yang digunakan pada penelitian ini menggunakan Intensity Modulation dengan Direct Detection (IM/DD) dan skema On-Off Keying (OOK) dengan tipe receiver yang digunakan menggunakan Avalanche Photodiode (APD). Penelitian dilakukan dengan melakukan simulasi FSO antara dua buah HAPS yang berada di ketinggian 20 km. Kanal atmosfer diimplementasikan dengan memodelkan gangguan yang ada, turbulensi atmosfer dimodelkan log-normal untuk gelombang sferis dan direpresentasikan oleh scintillation index dan rytov variance. Selain itu juga dimodelkan redaman oleh atmosfer dan pengaruh dari ketidakstabilan HAPS oleh angin atmosfer yaitu pointing loss. Pointing loss diakibatkan oleh ketidaksejajaran pada tautan antar-HAPS yang muncul karena adanya radial displacement yang terdistribusi secarra Rayleigh. Simulasi dijalankan dengan memvariasikan parameter data rate dan link range. Selanjutnya diimplementasikan metode mitigasi SDRT untuk meningkatkan kinerja sistem. Kinerja sistem dievaluasi dengan menganalisis kurva hubungan antara BER dengan gain APD untuk setiap variasi parameter. Penjalanan simulasi dibangun ke dalam sebuah aplikasi MATLAB yang dapat dioperasikan menggunakan MATLAB Runtime. Pembangunan aplikasi ini memudahkan pengguna untuk melakukan analisis. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ketiga gangguan atmosfer memberikan pengaruh dalam penurunan kinerja sistem dengan pointing loss menjadi faktor yang memberikan pengaruh paling besar. Sebagai contoh, untuk variasi link 600 km BER dari kondisi tanpa pointing loss memiliki orde 10?9 dan menjadi 10?8 pada keadaan adanya pointing loss. Analisis juga mengkonfirmasi bahwa peningkatan data rate dan link range berbanding lurus dengan peningkatan nilai BER sistem. Implementasi teknik mitigasi SDRT memberikan hasil yang efektif dalam peningkatan kinerja sistem namun masih belum bisa melampaui kinerja pada kondisi ideal yang direpresentasikan dengan absennya pointing loss. Temuan dari penelitian ini diharapkan mampu menjadi referensi teoritis bagi peneliti dalam merancang dan mengembangkan sistem komunikasi HAPS di masa depan.