PROCESSOR AeVOL.
No.
April 2024.
Laman web jurnal: https://ejournal.
id/index.
php/processor Processor: Jurnal Ilmiah Sistem Informasi.
Teknologi Informasi dan Sistem Komputer P-ISSN: 1907-6738 | E-ISSN: 2528-0082 Analisis Performa Orbital Angular Momentum-Index Modulation Komunikasi Jarak Dekat 6G Waveform Teguh Yoga Putra1.
Yudi Sutanto2* Informatika Universitas AMIKOM Yogyakarta.
Jl.
Ringroad Utara.
Condongcatur.
Depok.
Sleman.
Yogyakarta.
Kode Pos 55283.
Indonesia.
AbstrakOe Saat ini, komunikasi nirkabel sedang bermigrasi dari 5G ke 6G.
Hal ini berlangsung dikarenakan penerapan baru dari teknologi Sensory Transmission.
Intelligent Transportation System (ITS), dan Digital Twin.
Masalah yang muncul dari penerapan migrasi ini adalah batasan pita yang diacu pada peraturan diatas, reliable link range atau berapa jarak bahwa komunikasi berhasil dilakukan, dan peningkatan jumlah pengguna yang akan dilayani.
Penelitian ini menggunakan hasil performa Orbital Angular Momentum-Index Modulation (OAM-IM) yang dibandingkan dengan Orthogonal Frequency Division (OFDM) untuk komunikasi jarak dekat untuk tiap Bit Error Rate (BER) pada jarak yang telah disebutkan pada gambaran umum.
Metode OAM-IM dapat menghasilkan nilai BER yang lebih rendah dibanding dengan metode OFDM melalui analisis statistik deskriptif.
Hasil simulasi dijabarkan dalam bentuk tabel dan bagan dan dibandingkan BER dari kedua metode tersebut yang lebih rendah.
Rata-rata BER OFDM adalah 0.
486818 sedangkan BER yang lebih rendah tercatat pada metode OAM-IM sebesar 0.
314013 untuk simulasi yang diajukan.
Kata Kunci: Orbital Angular Momentum-Index Modulation.
OAM-IM.
Orthogonal Frequency Division.
OFDM.
Bit Error Rate.
BER.
Sensory Transmision.
Intelligent Transportation System.
ITS.
Digital Twin.
AbstractOeCurrently, wireless communication is migrating from 5G to 6G.
This is happening due to the new application of Sensory Transmission technology.
Intelligent Transportation System (ITS), and Digital Twin.
The problems that arise from the implementation of this migration are the band limits referred to in the regulations above, the reliable link range or the distance that communication is successful, and the increase in the number of users to be served.
This study uses the performance results of Orbital Angular Momentum-Index Modulation (OAM-IM) compared to Orthogonal Frequency Division (OFDM) for short distance communication for each Bit Error Rate (BER) at the distances mentioned in the general description.
The OAM-IM method can produce lower BER values than the OFDM method through descriptive statistical analysis.
The simulation results are described in the form of tables and charts and compared to the lower BER of the two methods.
The average BER of OFDM 486818 while a lower BER is recorded in the OAM-IM method of 0.
314013 for the proposed simulation.
Keywords: Orbital Angular Momentum-Index Modulation.
OAM-IM.
Orthogonal Frequency Division.
OFDM.
Bit Error Rate.
BER.
Sensory Transmision.
Intelligent Transportation System.
ITS.
Digital Twin.
PENDAHULUAN
Saat ini, komunikasi nirkabel sedang bermigrasi dari 5G ke 6G.
Hal ini berlangsung dikarenakan penerapan baru dari teknologi Sensory Transmission.
Intelligent Transportation System (ITS), dan Digital Twin .
Dalam konteks ITS, penggunaan komunikasi jarak dekat telah diatur dalam Peraturan Menteri Komunikasi Dan Informatika Republik Indonesia Nomor 1 Tahun 2019 Tentang Penggunaan Spektrum Frekuensi Radio Berdasarkan Izin Kelas menyatakan bahwa Pasal 1 Ayat 12 Alat dan/atau perangkat Telekomunikasi Dedicated Short Range Communication yang selanjutnya disebut dengan Alat dan/atau Perangkat Telekomunikasi DSRC adalah alat dan perangkat sistem transportasi cerdas .
ntelligent transport syste.
mengacu pada standar Ie 802.
11 dan bertujuan untuk meningkatkan traffic management, keselamatan transportasi, dan meningkatkan sistem komunikasi cerdas antar Kendaraan .
ehicle to vehicle - V2V) dan Kendaraan ke Infrastruktur Lalulintas (Vehicle to Infrastructure - V2I) .
Masalah yang muncul dari penerapan migrasi ini adalah batasan pita yang diacu pada peraturan diatas, reliable link range atau berapa jarak bahwa komunikasi berhasil dilakukan .
, dan peningkatan jumlah pengguna yang akan dilayani .
Jumlah pengguna jaringan jika dilihat dalam konteks ITS akan bersamaan berkembang dan besar jumlah setara pengguna kendaraan di jalan raya.
Sebelum memecahkan masalah diatas, https://doi.
org/10.
33998/processor.
Submitted: 09 Maret 2024.
Reviewed: 13 Maret 2024.
Accepted.
23 Maret 2024.
Published: 30 April 2024 perlu diketahui analisis performa dari komunikasi sinyal ini sehingga dapat diketahui batasan teknologi untuk penerapan komunikasi jarak dekat.
Komunikasi jarak dekat 5G memiliki metode pengolahan Orbital Angular Momentum (OAM).
Dibanding dengan Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), metode OAM yang lebih efisien secara penggunaan daya dan banyaknya data yang dapat ditransfer .
, untuk fungsi tahan interferensi yang sama.
Namun, kelemahan dari metode OAM adalah besarnya antena dan ruang yang digunakan yang mana menyebabkan konsumsi tenaga RF lebih boros, hal ini menjadi masalah ketika diterapkan pada ITS yang memiliki daya listrik yang terbatas.
Maka dari itu.
Index Modulation (IM) digabungkan dengan OAM untuk mengurangi konsumsi tenaga tersebut .
Penelitian ini mencoba untuk menganalisis performa OAM-IM tersebut dibandingkan dengan OFDM untuk komunikasi jarak dekat, tujuannya yaitu menunjukkan keuntungan dan kerugian OAM-IM dalam berbagai ukuran sel dalam batasan single user melalui simulasi SCILAB.
TINJAUAN PUSTAKA
Willner.
Pang.
Song.
Zou.
, dan Zhou.
H .
pada Applied Physics Reviews Vol.
8 No.
dengan judul publikasi.
AuOrbital Angular Momentum of Light for CommunicationsAy.
Studi tersebut membahas bagaimana penerapan metode OAM dalam komunikasi berperantara photon dapat digunakan.
Studi tersebut menyebutkan optimasi penggunaan OAM dapat dibagi menjadi dua yaitu multiplexing dan encoding.
Multiplexing, yaitu kapasitas total data yang dikirim dapat ditingkatkan dengan cara penggabungan lebih dari satu sinyal pesan menjadi satu, sedangkan encoding adalah efisiensi photon dapat ditingkatkan jika sebuah photon ditransmisikan menggunakan berbagai informasi yang dapat dikirim pada medium.
Studi tersebut menjelaskan bahwa beam yang digunakan pada OAM dapat merujuk pada gelombang yang berbentuk heliks yang terlepas dari distribusi radial, akan tetapi, sebuah modal dua dimensi yang komplit dapat dikarakteristikan pada dua buah modal LG Beams.
Secara teori.
LG Beams dengan perbedaan index untuk tiap pasang arah azimuth dan intensitas gelombang didefinisikan secara orthogonal untuk setiap lebar beam dan jarak propagasi.
Ortogonalitas tersebut memiliki potensi penerapan 2D LG Modal di dalam sistem komunikasi.
Perlu diketahui bahwa setiap koefisien kompleks memiliki amplitudo dan phase information, yang mana dapat disetel pada struktur beam tertentu dibangkitkan menggunakan sebuah superposisi yang koheren menggunakan komponen LG pada fungsi yang diinginkan.
Permasalahan yang mungkin terjadi pada penerapan OAM menggunakan modal LG adalah divergensi dimana ukuran beam yang dikirim tidak dapat diterima sepenuhnya, yang mana dapat mengakibatkan power loss pada komunikasi ordo tinggi dan rendah, penyimpangan yang terjadi saat LOS penerima dan pengirim tidak sama secara arah azimuth, dan turbulensi yang mungkin terjadi hingga mengakibatkan kebocoran daya .
Wang.
Liu.
Li.
Zhao.
Du.
, dan Zhu.
L .
pada Nanophotonics, vol.
11 no.
4 dengan judul publikasi.
AuOrbital Angular Momentum and Beyond in Free-Space Optical CommunicationsAy.
Studi tersebut mengangkat performa OAM pada penerapan di dunia nya menggunakan free space sebagai reflektor pada pemancar OAM hingga jarak 120 - 260 m.
Penerapan tersebut agar tercapai transmisi dengan kapasitas tinggi akan digunakan parameter multiplex 400-Gbit/s OAM, empat beam OAM, untuk tiap-tiapnya membawa 100 Gbit Quadrature Phase-Shift Keying telah dimultiplekskan dan ditransmisikan.
Hasil dari studi eksperimental tersebut adalah perlunya adapatasi model channel untuk mensimulasikan efek turbulensi atsmosfer yang disetel pada mode dengan struktur yang tinggi sebagai media propagasi jarak yang jauh.
Mitigasi vortex splitting, melalui teknik pre-koreksi dapat menyelesaikan masalah turbulensi tersebut.
Studi ini menyinggung adanya turbulensi yang terjadi saat menggunakan metode OAM yang dikarenakan phase shift yang terjadi saat pemancaran .
Chen.
Zhou.
Moretti.
Wang.
, dan Li.
J .
pada Ie Communications Surveys & Tutorials, vol.
22 no.
2 dengan judul publikasi AuOrbital Angular Momentum Waves: Generation.
Detection, and Emerging ApplicationsAy.
Studi yang dilakukan untuk meninjau kapabilitas OAM sebagai metode skema komunikasi radio telah dilakukan, pada penerapan komunikasi radio OAM digunakan pada antena yagi dan parabolik spiral untuk mengirimkan 4 GBps video yang belum dikompresi dalam jarak 442 meter melalui frekuensi 60 GHz.
Teknologi yang digunakan pada penelitian tersebut adalah Multiple Input Multiple Output (MIMO).
Seperti yang terjadi pada OAM optik, komunikasi radio OAM system dipengaruhi oleh beam divergence dan penyimpangan antara pemancar dan penerima.
Hal ini terjadi karena panjang gelombang pada frekuensi radio jauh lebih besar daripada frekuensi cahaya, efek turbulensi atmosfer pada radio OAM berkurang dan biasanya dapat diabaikan.
Sayangnya, untuk alasan yang sama masalah divergensi pancaran menjadi lebih penting dan merupakan tantangan yang lebih besar dalam sistem komunikasi nirkabel, karena hal ini dapat membatasi jarak yang dapat dicapai dari komunikasi radio OAM.
Namun komunikasi menggunakan skema tersebut akan menggunakan ruang dan daya listrik yang relatif besar, hal ini perlu diteliti lagi bagaimana memanfaatkan skema OAM ke mode yang lebih hemat energi .
https://doi.
org/10.
33998/processor.
Submitted: 09 Maret 2024.
Reviewed: 13 Maret 2024.
Accepted.
23 Maret 2024.
Published: 30 April 2024 Alkhawatrah.
Alamayreh.
, & Qasem.
N .
pada Computer Systems Science & Engineering vol 44 no.
3 dengan judul publikasi.
AyCooperative Relay Networks Based on the OAM Technique for 5G ApplicationsAy.
Studi yang dilakukan untuk meninjau performa jaringan relay untuk penerapan 5G menggunakan modulasi OAM telah dilakukan, studi tersebut mengangkat masalah yaitu terbatasnya penerapan OAM dikarenakan biaya pengadaannya yang tinggi, hal ini menjadi pembatas seberapa panjang komunikasi dapat dilakukan.
Jaringan yang menggunakan relay, dapat mengurangi jarak antara penerima dan pengirim di jaringan tersebut.
Penelitian ini akan menguji performa single-user case dengan komunikasi dua arah, jika ditelisik lebih lanjut jaringan relay terdiri dari stasiun penerima dan pengirim, sehingga penelitian ini dapat mengungkap fenomena transmisi data yang terjadi antara sepasang relay yang mungkin dapat menjadi referensi penelitian selanjutnya .
Yang.
Hu.
Zhang.
Xu.
Zhong.
, & Wong.
K .
pada Ie Wireless Communications.
Vol.
28 no.
6 dengan judul publikasi.
AuReconfigurable Intelligent Surface Based Orbital Angular Momentum: Architecture.
Opportunities, and ChallengesAy.
Studi yang dilakukan untuk meninjau penerapan Reconfigurable Intelligent Surface (RIS) telah dilakukan menggunakan modulasi OAM.
RIS dapat digunakan menyetel fase sinyal agar komunikasi tanpa kabel dapat dimulai.
Penelitian ini hendak mengeksplorasi fenomena komunikasi sel single-user case skenario ini dapat pula menjawab fenomena yang terjadi pada komunikasi antar pengirim dan RIS, sehingga komunikasi ini dapat diketahui performanya sebagai bahan pertimbangan jika ada pula penerapan teknologi tersebut kedepannya .
Pada studi terdahulu pertama, penerapan komunikasi lebih ke arah jalur transmisi ruang terbuka, hal ini hendak dilakukan oleh peneliti pada penelitian yang diajukan.
Pada studi tersebut diangkat masalah penggunaan daya listrik sehingga adanya potensi kebocoran daya sangat mungkin terjadi, sehingga konsekuensi yang dapat ditangani oleh komunikasi single-cell adalah membatasi penggunaan daya.
Skema IM dapat memanfaatkan variasi phase shift sehingga dapat dimungkinkan penggunaan OAM dengan penggunaan daya yang rendah.
Penelitian ini akan menguji performa OAM-IM dibandingkan dengan OFDM untuk jaringan 5G-NR dengan harapan dapat menjelaskan fenomena penggunaan daya.
Pada studi terdahulu kedua, eksperimen dilakukan pada reflektor smart surface untuk penerapan komunikasi radio, namun penggunaan jarak dekat tidak disinggung secara langsung.
Maka dari itu, peneliti mengusulkan skema OAM pada jarak dekat sehingga dapat diketahui apa batasan performa yang timbul saat dijalankan dengan constraint jarak komunikasi.
Pada studi terdahulu ketiga, masih menyinggung penggunaan komunikasi jarak jauh pada penerapa teknologi OAM.
MIMO yang menjadi dasar atas komunikasi radio ini tidak dapat diterapkan pada komunikasi jarak dekat mengingat ada batasan besar dimensi dan daya listrik yang Pada penelitian ini, peneliti mencoba mengungkap fenomena dibalik komunikasi tanpa MIMO dan hanya mengandalkan satu antena penerima dan pengirim dengan harapan dapat menyesuaikan kondisi yang telah menjadi batasan pada komunikasi jarak dekat.
Di dalam OFDM, modulasi yang digunakan seperti M-PSK dan atau M-QAM diterapkan untuk meningkatkan spectral efficiency atau berapa banyak bit yang dapat ditransmisi untuk sebuah satuan unit frekuensi .
ps/h.
Modulasi sinyal dilewatkan pada fungsi Inverse of Fast Fourier Transform (IFFT) yang mengubah sinyal ke sebuah sinus ortogonal yang saling bertumbukan pada wilayah time domain.
Persamaan .
dijabarkan untuk mengekspresikan fenomena ini .
Dimana adalah modulasi sinyal, adalah jumlah subcarrier yang didefinisikan dan ditempatkan pada band yang berbeda, adalah index dari larik subcarrier, adalah satuan waktu dalam detik, dan adalah simbol representasi yang memberitahu peneliti bahwa model ini mengandung nilai imajiner karena pada dasarnya tiap subcarrier dapat membawa informasi amplitude dan phase information.
Dalam pemodelan simulasi ini, peneliti memerlukan model untuk mengerti estimasi sinyal yang diterima ditambah dengan interferensi yang terjadi pada penerima.
Sebuah teknik yaitu Cyclic Prefix yang lazim digunakan pada skema OFDM untuk memitigasi Intersymbol Interference (ISI) yang dikarenakan multipath fading pada komunikasi nirkabel.
Hal ini dapat diekspresikan pada persamaan .
, untuk memahami fenomena ini .
Dimana adalah sinyal yang diterima, adalah frekuensi respon dari channel yang diterima.
F adalah jumlah subcarrier yang membawa data symbol, dan n adalah noise yang diterima oleh penerima.
Ekspresi .
dapat dijabarkan sebagai, sinyal yang diterima akan sama dengan jumlah sinyal yang ditransmisikan dikalikan https://doi.
org/10.
33998/processor.
Submitted: 09 Maret 2024.
Reviewed: 13 Maret 2024.
Accepted.
23 Maret 2024.
Published: 30 April 2024 dengan frekuensi respon ditambah noise.
Variabel ditentukan oleh berapa subcarrier yang terganggu oleh noise, sehingga jika jumlah subcarrier adalah 64 maka memiliki vektor elemen sebesar 64 untuk setiap Tiap elemen vektor memiliki kekuatan channel per subcarrier yang dapat ditentukan menggunakan angka acak Complex Gaussian dengan rata-rata nol dan standa deviasi dimana adalah rata-rata kekuatan channel untuk mengkuantifikasi attenuation dan distorsi pada sinyal.
Di dalam OAM ada teknik untuk memanfaatkan spatial multiplexing pada karakteristik orbital gelombang elektromagnetik, yang menggunakan derajat kebebasan multiplexing dan demultiplexing radial dan azimuth.
Semua sinyal akan digunakan semua antena yang digunakan dengan phase shift.
Setelah siklus tersebut selesai, semua phase akan dinaikkan sebesar OAM dapat diekspresikan menggunakan Discrete Fourier Transform (DFT) untuk multiplexing dan Inverse Discrete Fourier Transform (IDFT).
Proses multiplexing dapat diekspresikan pada persamaan .
untuk memahami fenomena ini .
Dimana adalah baris elemen t-ke pada sinyal yang ditransmisikan melalu fading channel dan adalah baris elemen r-ke pada sinyal yang diterima, dan adalah baris elemen r-ke pada alokasi daya untuk sinyal yang ditransmisikan.
Dalam OAM sebagai studi yang diajukan oleh peneliti untuk meningkatkan spectral efficiency.
IM ditambahkan pada skema tersebut.
Mode OAM yang aktif difungsikan untuk mentransmisikan bit Total jumlah mode OAM yang aktif akan sama dengan jumlah antena pemancar sebagai .
Ekspresi spectral efficiency OAM-IM tersebut akan dijabarkan pada persamaan .
, dimana adalah urutan modulasi jumlah mode OAM yang aktif .
OFDM yang mana merupakan teknik modulasi yang digunakan pada sistem komunikasi digital.
Cara kerja OFDM umumnya membagi arus data berkecepatan tinggi menjadi banyak arus data berkecepatan rendah, yang mana tiap bagiannya memiliki modulasi frekuensi yang berbeda.
Frekuensi yang digunakan dipilih secara seksama secara orthogonal, artinya tiap frekuensi terpisah independen sehinga tidak menginterferensi satu sama Hal ini memungkinkan arus data yang dibagi dapat ditransmisikan secara bersamaan.
OFDM umumnya digunakan pada komunikasi nirkabel seperti.
Wi-Fi, jaringan selular 5G/6G, dan broadcast televisi digital.
Teknik ini dapat diandalkan pada transmisi data kecepatan tinggi melalu kanal nirkabel karena dapat memitigasi efek fading dan sumber interferensi lainnya .
Substream biasanya dihasilkan menggunakan teknik yang disebut Inverse Fast Fourier Transform (IFFT), yang mengubah sinyal time-domain menjadi sinyal frequency-domain.
Di penerima, proses pembalikan dilakukan, menggunakan Fast Fourier Transform (FFT) untuk mengubah sinyal frequency-domain yang diterima kembali menjadi sinyal time-domain.
Penerima kemudian mendekodekan setiap substream untuk memulihkan data asli.
Karena subcarrier OFDM dipisahkan jaraknya, setiap subcarrier mengalami efek fading yang berbeda, yang dapat dikompensasikan dengan menggunakan teknik pemrosesan sinyal digital.
Keuntungan lain dari OFDM adalah kemampuannya untuk menggunakan modulasi dan pengkodean adaptif.
Hal ini berarti bahwa skema modulasi dan pengkodean dapat disesuaikan untuk setiap subcarrier berdasarkan kondisi saluran, seperti rasio signal-to-noise.
Hal ini memungkinkan OFDM mencapai efisiensi spektral yang tinggi, yaitu jumlah data yang dapat ditransmisikan per unit bandwidth .
Orbital Angular Momentum (OAM) adalah karakteristik properti gelombang elektromagnetik yang menggambarkan rotasi gelombang di sekitar sumbu utamanya.
Dengan kata lain, hal ini merujuk pada puntiran sinar di sekitar poros tengahnya.
Dalam sinar cahaya biasa, seperti sinar laser, muka gelombang datar dan tidak memiliki puntiran.
Namun, dalam modulasi dengan OAM, muka gelombang membentuk heliks di sekitar sumbu Jumlah OAM dalam sinar terkuantisasi dan dapat diambil nilai bilangan bulat.
Misalnya, sistem dengan OAM 1 memiliki satu satuan momentum sudut, dan muka gelombangnya berputar sekali di sekitar sumbu pusat dalam satu putaran penuh maka sistem memiliki OAM -1 dengan putaran yang berlawanan .
OAM dapat digunakan untuk menyandikan informasi dalam spatial-domain sinar cahaya, mirip dengan bagaimana amplitudo dan phase dapat digunakan untuk menyandikan informasi dalam time-domain dan frequency-domain.
Ini memiliki terapan potensial dalam sistem komunikasi berkapasitas tinggi, seperti komunikasi optik, di mana OAM dapat digunakan untuk mengirimkan beberapa arus data secara bersamaan.
https://doi.
org/10.
33998/processor.
Submitted: 09 Maret 2024.
Reviewed: 13 Maret 2024.
Accepted.
23 Maret 2024.
Published: 30 April 2024 Selain aplikasi komunikasi.
OAM telah dipelajari di berbagai bidang, antara lain termasuk optik kuantum, mikroskop, dan astronomi .
Index Modulation (IM) adalah teknik yang digunakan dalam sistem komunikasi yang melibatkan manipulasi indeks skema modulasi untuk menyampaikan informasi.
Dalam skema modulasi tradisional, seperti Amplitude Modulation (AM) atau Phase Modulation (PM), informasi dikodekan dengan bervariasinya amplitudo atau phase sinyal carrier.
Namun, dalam IM, informasi dikodekan dengan mengaktifkan atau menonaktifkan subcarrier dari skema modulasi multicarrier, seperti Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), dengan menetapkan indeksnya menjadi 1 atau 0 .
Teknik untuk memanipulasi indeks subcarrier, teknik IM memungkinkan transmisi data tambahan, di luar apa yang dapat ditransmisikan menggunakan skema modulasi tradisional saja.
Data tambahan ini dapat digunakan untuk berbagai tujuan, seperti meningkatkan keandalan dan ketangguhan tautan komunikasi, meningkatkan laju data, atau mengurangi konsumsi daya .
Sebagai contoh, dalam sistem komunikasi yang menggunakan OFDM dengan indeks modulasi, indeks subcarrier dapat diaktifkan atau dinonaktifkan secara selektif berdasarkan informasi yang akan ditransmisikan.
Hal ini dapat dilakukan dengan berbagai teknik, seperti Index Selective Mapping (ISM), di mana beberapa subcarrier dipilih untuk transmisi data dan yang lainnya tidak digunakan.
Teknik lainnya adalah Subcarrier Index Modulation (SIM), di mana indeks dari suatu subcarrier digunakan untuk menyampaikan informasi Waveform 5G mengacu pada jenis sinyal yang digunakan untuk mengirimkan informasi melalui teknologi nirkabel generasi kelima.
Waveform yang digunakan dalam 5G berbeda dengan bentuk gelombang yang digunakan pada teknologi nirkabel generasi sebelumnya seperti 4G, 3G, dan 2G.
Waveform 5G dirancang agar lebih efisien dan mampu mendukung kecepatan data yang lebih tinggi, latensi yang lebih rendah, dan lebih banyak perangkat daripada generasi sebelumnya.
Ada dua bentuk gelombang utama yang digunakan dalam teknologi 5G, yaitu bentuk gelombang sub-6 GHz dan gelombang milimeter .
mWav.
Kedua bentuk gelombang memiliki karakteristik unik yang membuatnya cocok untuk aplikasi yang berbeda.
Pertama, yaitu Waveform sub-6 GHz.
Waveform sub-6 GHz adalah bentuk gelombang yang paling umum digunakan dalam jaringan 5G.
Ini beroperasi pada frekuensi di bawah 6 GHz dan biasanya digunakan untuk jangkauan luar dan dalam ruangan.
Waveform sub-6 GHz dirancang untuk mendukung area jangkauan yang lebih luas dan penetrasi yang lebih baik melalui rintangan seperti dinding, bangunan, dan pepohonan.
Ini membuatnya ideal untuk menyediakan cakupan yang andal di daerah Waveform sub-6 GHz didasarkan pada teknologi Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), yang menggunakan beberapa subcarrier untuk mengirimkan data secara bersamaan.
Hal ini memungkinkan bentuk gelombang sub-6 GHz untuk mendukung kecepatan data yang tinggi dan memberikan efisiensi spektral yang lebih baik .
Kedua yaitu.
Waveform gelombang milimeter .
mWav.
Waveform gelombang milimeter .
mWav.
digunakan dalam jaringan 5G untuk menyediakan koneksi berkecepatan tinggi dan latensi rendah di area padat penduduk seperti stadion, pusat perbelanjaan, dan ruang publik lainnya.
Ini beroperasi pada frekuensi di atas 24 GHz dan memiliki bandwidth yang lebih tinggi dibandingkan dengan bentuk gelombang sub-6 GHz.
Waveform mmWave menggunakan teknologi yang disebut beamforming gelombang milimeter, yang menggunakan banyak antena untuk mengarahkan sinyal ke arah tertentu.
Hal ini memungkinkan waveform mmWave untuk memberikan kecepatan data yang lebih tinggi dan latensi yang lebih rendah dibandingkan dengan bentuk gelombang sub-6 GHz.
Namun, bentuk gelombang mmWave memiliki jangkauan yang lebih pendek dan rentan terhadap gangguan dari penghalang seperti bangunan dan pepohonan .
Secara keseluruhan, bentuk gelombang 5G dirancang untuk menyediakan konektivitas nirkabel yang lebih cepat dan andal dibandingkan dengan teknologi nirkabel generasi sebelumnya.
Itu mampu mendukung kecepatan data yang lebih tinggi, latensi yang lebih rendah, dan lebih banyak perangkat daripada generasi sebelumnya, menjadikannya ideal untuk aplikasi seperti virtual reality, augmented reality.
Intelligent Transportation System, dan teknologi baru lainnya.
METODOLOGI PENELITIAN
1 Tahapan Pelaksanaan Proses Penelitian Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode kuantitatif dan pendekatan model eksperimental yang terdiri dari beberapa tahapan seperti dalam Gambar 1.
Dimulai dari tahap identifikasi masalah dan studi pustaka, meliputi kajian regulasi dan aturan terkait implementasi teknologi ITS di Indonesia dan spesifikasi modulasi sinyal 5G.
Kemudian mengidentifikasi batasan simulasi yang nantinya akan disesuaikan dengan penerapan OAM-IM.
https://doi.
org/10.
33998/processor.
Submitted: 09 Maret 2024.
Reviewed: 13 Maret 2024.
Accepted.
23 Maret 2024.
Published: 30 April 2024 Gambar 1.
Alur penelitian Setelah itu ditentukan metrik model gelombang yang akan disimulasikan yaitu 5G-NR.
Tahapan identifikasi sinyal selesai dilanjutkan dengan melakukan identifikasi skema modulasi yang akan digunakan, dalam konteks penelitian ini adalah OFDM dan OAM-IM.
Langkah selanjutnya adalah simulasi yang memerlukan pesan komunikasi dan model IFFT maupun FFT yang dibutuhkan dan tahapan terakhir adalah melakukan analisis pada hasil simulasi.
Hasil tahapan dalam identifikasi masalah adalah menunjukkan keuntungan dari OAM-IM dibanding OFDM dalam batasan single user relatif pada Bit Error Rate (BER) dari hasil analisis.
Hasil dalam identifikasi batasan adalah memberikan constraint dan pertimbangan dalam menjalankan simulasi numerik yang didasarkan dalam jarak komunikasi dan konteks komunikasi yang dilakukan.
Hasil dari tahapan identifikasi gelombang adalah model carrier yang akan digunakan.
Dalam penelitian menggunakan 5G-NR sebagai desain 6G.
Hasil dari tahapan identifikasi modulasi adalah modulasi komunikasi yang akan digunakan yaitu menggunakan OFDM dan OAM-IM.
Hasil dari tahapan identifikasi ukuran payload adalah ukuran paket yang akan dikirimkan dari simulasi komunikasi yang dilakukan, nilai ukuran paket tersebut didapat dari penggunaan parameter studi terdahulu dengan justifikasi nilai ukuran yang umum digunakan untuk pesan CAM pada komunikasi.
Hasil dari tahap melakukan simulasi numerik adalah membangkitkan data numerik yang diiterasikan menggunakan model yang telah diajukan dan parameter yang sama pada model komunikasi OAM-IM dan OFDM.
Hasil dari tahapan analisis statistik deskriptif, analisis ini berfungsi untuk menjabarkan hasil simulasi dari data numerik ke dalam tabel dan diagram.
Hasil perbandingan BER dan kelebihan OAM-IM dan OFDM adalah penarikan kesimpulan dimana keunggulan OAM-IM terletak dari hasil simulasi yang dilakukan.
2 Metode Penelitian Berdasarkan permasalahan yang ditemukan pada saat studi pustaka dan pembandingan penelitian sejenis, penelitian ini mengungkap fenomena dibalik komunikasi tanpa MIMO dan hanya mengandalkan satu antena penerima dan pengirim dengan harapan dapat menyesuaikan kondisi yang menjadi batasan pada komunikasi jarak dekat melalui performa OAM-IM dibandingkan dengan OFDM untuk komunikasi jarak dekat.
Model yang diajukan akan mengikuti perubahan modulasi yang digunakan seperti M-PSK dan atau M-QAM diterapkan untuk meningkatkan spectral efficiency atau berapa banyak bit yang dapat ditransmisi untuk sebuah satuan unit frekuensi .
ps/h.
Modulasi sinyal dilewatkan pada fungsi Inverse of Fast Fourier Transform (IFFT) yang mengubah sinyal ke sebuah sinus ortogonal yang saling bertumbukan pada wilayah time domain.
Tentunya dalam skenario LOS Single User Cases dibutuhkan variabel jarak dengan alasan parameter pembatas di penelitian ini adalah jarak komunikasi, jarak tersebut adalah 10 hingga 100 m untuk komunikasi jarak dekat.
Objek penelitian ini adalah parameter BER hasil performa OAM-IM yang dibandingkan dengan OFDM untuk komunikasi jarak dekat.
Penelitian ini akan menggunakan pendekatan kuantitatif.
Metode ini menggunakan rancangan alur penelitian, pengumpulan data parameter dari studi terdahulu, ekspresi model matematika yang diusulkan yang akan disimpulkan secara statistik deskriptif.
Penelitian ini menggunakan hasil performa OAM-IM yang dibandingkan dengan OFDM untuk komunikasi jarak dekat untuk tiap BER pada jarak yang telah disebutkan pada gambaran umum.
Data yang digunakan adalah metrik untuk mensimulasikan model matematis yang telah diajukan metri tersebut terdiri dari metrik pertama, besar pesan berkisar antara 50 B hingga 300 B jika kode kriptografi tidak digunakan.
Metrik kedua, jarak komunikasi sebesar 10 m dan 5GRN sebesar 100 m.
Alat https://doi.
org/10.
33998/processor.
Submitted: 09 Maret 2024.
Reviewed: 13 Maret 2024.
Accepted.
23 Maret 2024.
Published: 30 April 2024 yang digunakan untuk menjalankan simulasi adalah Scilab, alat ini dapat membuat modul node jaringan secara logikal yang dibutuhkan dan mensimulasikan skenario secara diskret model matematika yang telah diajukan.
Gambar 2.
Scilab Scilab adalah perangkat lunak komputasi numerik yang menyediakan fitur untuk perhitungan ilmiah.
Produk ini merupakan perangkat lunak yang dirancang untuk sebagai alternatif fungsi analisis numerik.
Scilab tersedia secara gratis dan dapat digunakan untuk berbagai penerapan ilmiah dan teknik.
Salah satu keunggulan utama Scilab adalah kemudahan penggunaannya.
Scilab memiliki interface yang sederhana sehingga dapat diakses oleh pengguna dari berbagai tingkat keahlian.
Scilab adalah perangkat lunak serbaguna yang dapat digunakan dalam berbagai aplikasi ilmiah dan teknik.
Produk ini dapat digunakan untuk aplikasi pemrosesan sinyal seperti pemrosesan gambar, pemrosesan audio, dan sistem komunikasi.
Produk ini juga dapat digunakan dalam desain dan simulasi sistem kontrol, yang sangat berguna untuk aplikasi teknik mekanik, listrik, dan ruang angkasa.
Selain itu.
Scilab dirancang agar dapat dikembangkan dengan mudah, memungkinkan pengguna untuk memasukkan fungsi dan modul khusus ke dalam proyek simulasi numerik.
Scilab memiliki komunitas pengembang yang besar yang berkontribusi pada pengembangannya, yang berarti Scilab terus berkembang dan HASIL DAN PEMBAHASAN 1 Hasil Kode Simulasi yang digunakan Pada simulasi yang dilakukan di penelitian ini menggunakan path loss dan modulasi Binary Phase Shift Keying (BPSK) pada kedua metode komunikasi yang diajukan yaitu OFDM dan OAM-IM pada jarak kurang dari atau sama dengan 100 m.
BPSK umum digunakan pada skema modulasi untuk sebuah individual carrier, hal ini cocok dengan skenario yang diajukan oleh penelitian yaitu single user case.
Pada hasil pembahasan peneliti akan paparkan hasil simulasi numerik menggunakan Scilab pada bentuk komunikasi 5G-NR .
G Waveform Desig.
Gambar 3.
Parameter OFDM yang diajukan Penelitian ini juga menggunakan parameter jarak, frekuensi komunikasi, daya pengirim, sensitivitas penerima, ukuran paket, rasio SNR, jumlah subcarrier, jumlah maksimum data yang dapat diemban per subcarrier, subcarrier spacing, laju pengkodean komunikasi, dan tambahan overhead untuk header.
https://doi.
org/10.
33998/processor.
Submitted: 09 Maret 2024.
Reviewed: 13 Maret 2024.
Accepted.
23 Maret 2024.
Published: 30 April 2024 Penelitian ini menekankan desain eksperimental untuk penggunakan 6G Waveform dan 5G pada Intelligent Transportation System, sehingga konteks ukuran paket data dan laju coding komunikasi disesuaikan dengan konteks penggunaan.
Pada gambar 4.
2 peneliti menggunakan model path loss untuk mengukur decay yang terjadi pada parameter jarak yang telah ditentukan.
Peneliti juga menentukan laju data efektif mengunakan jumlah data yang diemban subcarrier, subcarrier spacing.
SNR, ordo modulasi, dan laju coding komunikasi.
Gambar 4.
Model OFDM yang diajukan Setelah menghitung laju data efektif dan model path loss, peneliti menghitung waktu transmisi paket, throughput jaringan dan BER sehingga dapat di output kan hasil ke console.
Pada 5G-NR peneliti menerapkan filter pada metode OFDM yang digunakan pada gambar 4 dan 5 pada baris parameter, peneliti menggunakan filter pass 30 kHz pada komunikasi.
Gambar 5.
Filter Pass OFDM Parameter nyquist frequecy dan roll-off factor sebesar subcarrier spacing/2 dan 0.
Frekuensi nyquist adalah frekuensi teoritik paling tinggi yang dapat direpresentasikan pada sistem pemrosesan sinyal digital.
Roll-off factor untuk mengurangi komponen frekuensi tinggi yang dihasilkan nyquist frequency setelah melampaui tingkat cutoff.
Gambar 6.
Atenuasi Filter OFDM Gambar 7.
Durasi simbol pada Filtered OFDM untuk 5G-NR Di dalam penelitian ini juga perlu menghitung durasi simbol komunikasi yang terjadi untuk menghitung durasi transmisi paket.
Filter OFDM digunakan pada 5G-NR dimana sinyal yang ditransmisikan di filter pada wilayah waktu menggunakan pulse-shaping filter, untuk mensimulasikan hal tersebut menggunakan pengukuran symbol_duration.
https://doi.
org/10.
33998/processor.
Submitted: 09 Maret 2024.
Reviewed: 13 Maret 2024.
Accepted.
23 Maret 2024.
Published: 30 April 2024 Gambar 8.
Kode Throughput dan BER pada F-OFDM Setelah mendapatkan nilai symbol_duration dan packet_transmission_time kemudian dihitung nilai throughput dan BER dari kedua parameter tersebut.
Setelah itu keluarkan nilai model matematika ke console.
Penjabaran coding OFDM dan F-OFDM yang digunakan pada simulasi.
Selanjutnya penjabaran coding OAM-IM yang digunakan pada simulasi penelitian ini.
Gambar 9.
Parameter untuk OAM-IM Pada gambar 9 untuk metode OAM-IM, penelitian ini menggunakan parameter frekuensi sistem, jumlah antena pengirim dan penerima, jarak pengirim dan penerima, lebar pita sistem, ordo modulasi, kapasitas target untuk komunikasi, noise yang pada sisi penerima, penyimpangan yang biasa terjadi pada OAM crosstalk, misalignment, dan offset, ukuran paket, dan laju data pada sistem komunikasi.
Gambar 10.
Transmisi yang Terjadi pada OAM-IM Dari gambar 10 tersebut di atas setelah mendapat daya yang terima pada sisi penerima, selanjutnya adalah menentukan berapa gangguan yang diterima, degradasi yang tentukan oleh noise_figure_dB menjadi variabel penentu jika sistem memiliki noise yang tinggi atau tidak.
Pada simulasi numerik ini, peneliti perlu menghitung berapa rasio SNR (Signal to Noise Rati.
sebagai https://doi.
org/10.
33998/processor.
Submitted: 09 Maret 2024.
Reviewed: 13 Maret 2024.
Accepted.
23 Maret 2024.
Published: 30 April 2024 perbandingan kekuatan daya pengirim dan daya noise, kapasitas jaringan ditentukan oleh variabel C.
BER (Bit Error Rat.
dan PER (Packet Error Rat.
diperlukan untuk menghitung berapa throughput yang lewat pada sistem komunikasi ini.
Peneliti tambahkan gambar 11 untuk menjelaskan hal tersebut.
Gambar 11.
BER dan Throuhput Jaringan Setelah peneliti paparkan hasil kode simulasi yang akan digunakan pada penelitian ini, selanjutnya adalah paparan mengenai hasil simulasi menggunakan kode tersebut pada Scilab.
Paparan hasil yang akan diberikan adalah OFDM dan OAM-IM.
Pada tabel-tabel berikut dijabarkan OFDM pada jarak 10 m sampai dengan 100 m.
2 Hasil Simulasi untuk Metode OFDM Hasil simulasi untuk metode OFDM adalah sebagai berikut:
Pada jarak 10 m, packet size 400, 800, 1200, 1600, 2000, 2400 bit dengan hasil simulasi yang konstan untuk effective data rate sebesar 7461,55 bps, total data rate, throughput, bit error rate sebesar 620274 bps, 512623 bps, dan 0,46192.
Pada untuk jarak 20 m, packet size 400, 800, 1200, 1600, 2000, 2400 bit dengan hasil simulasi yang konstan untuk effective data rate sebesar 172127 bps, total data rate, throughput, bit error rate sebesar 189340 bps, 156479 bps, dan 0,48095.
Pada jarak 30 m, packet size 400, 800, 1200, 1600, 2000, 2400 bit dengan hasil simulasi yang konstan untuk effective data rate sebesar 80040.
1 bps, total data rate, throughput, bit error rate sebesar 88044,1 bps, 72763,7 bps, dan 0,487303.
Pada untuk jarak 40 m, packet size 400, 800, 1200, 1600, 2000, 2400 bit dengan hasil simulasi yang konstan untuk effective data rate sebesar 45778,8 bps, total data rate, throughput, bit error rate sebesar 50356,7 bps, 41617,1 bps, dan 0,490477.
Pada jarak 50 m, packet size 400, 800, 1200, 1600, 2000, 2400 bit dengan hasil simulasi yang konstan untuk effective data rate sebesar 29529,9 bps, total data rate, throughput, bit error rate sebesar 32482,9 bps, 26845,4 bps, dan 0,492381.
Pada untuk jarak 60 m, packet size 400, 800, 1200, 1600, 2000, 2400 bit dengan hasil simulasi yang konstan untuk effective data rate sebesar 20595,6 bps, total data rate, throughput, bit error rate sebesar 22655,2 bps, 18723,3 bps, dan 0,493651.
Pada jarak 70 m, packet size 400, 800, 1200, 1600, 2000, 2400 bit dengan hasil simulasi yang konstan untuk effective data rate sebesar 15171,1 bps, total data rate, throughput, bit error rate sebesar 16688,3 bps, 13792 bps, dan 0,494558.
Pada untuk jarak 80 m, packet size 400, 800, 1200, 1600, 2000, 2400 bit dengan hasil simulasi yang konstan untuk effective data rate sebesar 11635,2 bps, total data rate, throughput, bit error rate sebesar 12798,8 bps, 10577,5 bps, dan 0,495238.
Pada jarak 90 m, packet size 400, 800, 1200, 1600, 2000, 2400 bit dengan hasil simulasi yang konstan untuk effective data rate sebesar 9204,06 bps, total data rate, throughput, bit error rate sebesar 10124,5 bps, 8367,32 bps, dan 0,495767.
Pada untuk jarak 100 m, packet size 400, 800, 1200, 1600, 2000, 2400 bit dengan hasil simulasi yang konstan untuk effective data rate sebesar 7461,55 bps, total data rate, throughput, bit error rate sebesar 8207,7 bps, 6783,23 bps, dan 0,49619.
Effective data rate merupakan nilai laju data yang realistis terhadap kedaan dunia nyata, pada umumnya nilai tersebut lebih rendah dari pada total data rate yang merupakan laju data teoritis untuk sebuah jaringan.
Laju data dipengaruhi throughput yang merupakan besar arus per detik nya dihitung dengan satuan bit, dan Bit Error Rate merupakan laju kesalahan bit.
Semakin tinggi nilai maka semakin banyak koreksi bit yang dilakukan.
Semakin banyak koreksi bit yang dilakukan maka semakin banyak bit yang perlu dikirim ulang, sehingga semakin banyak data yang perlu ditransmisikan untuk sebuah paket sehingga mengurangi throughput kecepatan jaringan.
https://doi.
org/10.
33998/processor.
Submitted: 09 Maret 2024.
Reviewed: 13 Maret 2024.
Accepted.
23 Maret 2024.
Published: 30 April 2024 3 Hasil Simulasi untuk Metode OAM-IM Hasil simulasi untuk metode OAM-IM adalah sebagai berikut:
Pada jarak 10 m, packet size 400, 800, 1200, 1600, 2000, 2400 bit dengan hasil simulasi yang konstan untuk effective data rate sebesar 7461,55 bps, total data rate, throughput, bit error rate sebesar 620274 bps, 512623 bps, dan 0,3140133.
Pada untuk jarak 20 m, packet size 400, 800, 1200, 1600, 2000, 2400 bit dengan hasil simulasi yang konstan untuk effective data rate sebesar 172127 bps, total data rate, throughput, bit error rate sebesar 189340 bps, 156479 bps, dan 0,3140133.
Pada jarak 30 m, packet size 400, 800, 1200, 1600, 2000, 2400 bit dengan hasil simulasi yang konstan untuk effective data rate sebesar 80040.
1 bps, total data rate, throughput, bit error rate sebesar 88044,1 bps, 72763,7 bps, dan 0,3140133.
Pada untuk jarak 40 m, packet size 400, 800, 1200, 1600, 2000, 2400 bit dengan hasil simulasi yang konstan untuk effective data rate sebesar 45778,8 bps, total data rate, throughput, bit error rate sebesar 50356,7 bps, 41617,1 bps, dan 0,3140133.
Pada jarak 50 m, packet size 400, 800, 1200, 1600, 2000, 2400 bit dengan hasil simulasi yang konstan untuk effective data rate sebesar 29529,9 bps, total data rate, throughput, bit error rate sebesar 32482,9 bps, 26845,4 bps, dan 0,3140133.
Pada untuk jarak 60 m, packet size 400, 800, 1200, 1600, 2000, 2400 bit dengan hasil simulasi yang konstan untuk effective data rate sebesar 20595,6 bps, total data rate, throughput, bit error rate sebesar 22655,2 bps, 18723,3 bps, dan 0,3140133.
Pada jarak 70 m, packet size 400, 800, 1200, 1600, 2000, 2400 bit dengan hasil simulasi yang konstan untuk effective data rate sebesar 15171,1 bps, total data rate, throughput, bit error rate sebesar 16688,3 bps, 13792 bps, dan 0,3140133.
Pada untuk jarak 80 m, packet size 400, 800, 1200, 1600, 2000, 2400 bit dengan hasil simulasi yang konstan untuk effective data rate sebesar 11635,2 bps, total data rate, throughput, bit error rate sebesar 12798,8 bps, 10577,5 bps, dan 0,3140133.
Pada jarak 90 m, packet size 400, 800, 1200, 1600, 2000, 2400 bit dengan hasil simulasi yang konstan untuk effective data rate sebesar 9204,06 bps, total data rate, throughput, bit error rate sebesar 10124,5 bps, 8367,32 bps, dan 0,3140133.
Pada untuk jarak 100 m, packet size 400, 800, 1200, 1600, 2000, 2400 bit dengan hasil simulasi yang konstan untuk effective data rate sebesar 7461,55 bps, total data rate, throughput, bit error rate sebesar 8207,7 bps, 6783,23 bps, dan 0,3140133.
4 Perbandingan Performa BER OAM-IM dan OFDM Pada gambar 12 menunjukkan diagram perbandingan antara performa BER OFDM dan BER OAM-IM sehingga dapat dilihat perbedaan rata-rata BER untuk OFDM dan OAM-IM.
Gambar 12.
Rata-Rata BER OFDM dan OAM-IM untuk Jarak 10 - 100 m Pada gambar 12, peneliti telah memperlihatkan jumlah BER yang rendah untuk metode OAM-IM dibanding dengan metode OFDM, hal ini dapat terjadi dengan penggunaan parameter crosstalk dan offset pada OAM-IM yang dapat terjaga untuk keseluruhan jarak komunikasi yang disimulasikan.
Rata-rata BER OFDM adalah https://doi.
org/10.
33998/processor.
Submitted: 09 Maret 2024.
Reviewed: 13 Maret 2024.
Accepted.
23 Maret 2024.
Published: 30 April 2024 486818 sedangkan BER yang lebih rendah tercatat pada metode OAM-IM sebesar 0.
Hasil OAM-IM terlihat lebih rendah dibandingkan dengan OFDM, dari hasil tersebut maka diketahui OAM-IM tidak terpengaruh jarak untuk komunikasi jarak pendek.
OFDM mengalami peningkatan BER pada jarak 20 m dan stabil hingga jarak 100 m.
KESIMPULAN
Analisis hasil simulasi yang dilakukan peneliti metode OAM-IM dapat menghasilkan nilai BER yang lebih rendah dibanding dengan metode OFDM melalui analisis statistik deskriptif, hasil simulasi yaitu semakin jauh jarak semakin tinggi nilai BER.
Hasil analisis BER yang rendah untuk metode OAM-IM dibanding dengan metode OFDM ditarik dari perbandingan BER pada kedua metode.
Rata-rata BER OFDM adalah 0.
486818 sedangkan BER yang lebih rendah tercatat pada metode OAM-IM sebesar 0.
314013 untuk simulasi yang diajukan.
Pengaruh tinggi BER pada kedua komunikasi adalah tingginya jumlah delay yang akan dilakukan jika BER semakin tinggi, hal ini akan mempengaruhi kecepatan transfer data yang lebih lamban untuk BER yang lebih tinggi seperti OFDM.
Saran untuk penelitian berikutnya adalah perlu diadakan penelitian yang menguji variabel keterkaitan crosstalk
dan offset yang dinamis untuk metode OAM-IM, menguji posisi komunikasi NLOS single user case untuk skenario ITS dan menggunakan studi yang menjelaskan efek wave-decay pada OAM-IM dan OFDM
UCAPAN TERIMAKASIH
Terima kasih disampaikan kepada Rektor.
Dekan Fakultas Ilmu Komputer.
Kepala Program Studi Informatika.
Dosen Program Studi Informatika Universitas AMIKO Yogyakarta.
REFERENCES