WNDW: Studi kasus: Jaringan Negara Bagian Mérida

Gambar 11.6: Mérida adalah salah satu dari tiga negara bagian yang bergunung-gunung dari Venezuela, dimana Andes mencapai 5.000 m.

Gambar 11.7: Dalam perjalanan ke puncak, cable car melewati oleh stasiun antara yang disebut La Aguada, pada ketinggian 3.450 m dan memiliki pemandangan yang indah ke kota Mérida dan desa-desa lainnya pada jarak 50 km.

Kota Mérida terletak di kaki gunung tertinggi di Venezuela, di dataran pada ketinggian 1.600 m. Ini adalah ibu kota negara bagian Mérida, dan rumah ke universitas berusia dua abad, dengan sekitar 35.000 mahasiswa. University of Los Andes (ULA) menggelar jaringan komputer akademik pertama pada tahun 1989, walaupun dengan keterbatasan ekonomi, telah berkembang meliputi 26 km kabel serat optik yang melalukan jaringan TDM dan ATM (asynchronous transfer mode). Pada tahun 2006, diatas kabel serat optik yang sama, jaringan Gigabit Ethernet sepanjang 50 km telah digelar.

Meskipun demikian, banyak tempat di kota dan desa-desa di sekitarnya jauh dari jangkauan cincin serat optik. Universitas mengoperasikan sebuah server komunikasi dengan kabel telepon untuk menyediakan akses remote ke dalam jaringan, tetapi panggilan lokal dikenakan biaya per menit dan banyak desa kekurangan saluran telepon.

Untuk alasan ini, upaya untuk membangun akses nirkabel ke jaringan universitas, disebut RedULA, dilakukan sejak awal. Usaha pertama mengambil keuntungan dari jaringan paket radio yang di operasikan oleh amatir radio. Sejak tahun 1987, amatir radio telah memiliki gateway dengan stasiun radio HF (High Frekuensi) yang bekerja pada 300 bps untuk hubungan luar negeri, di samping beberapa stasiun VHF (Frekuensi Sangat Tinggi) yang tersambung pada 1200 bps yang malang melintang di negeri ini.

Sementara daerah pegunungan merupakan kendala besar untuk peletakan kabel dan pembuatan jalan, gunung dapat sangat memudahkan dalam membangun jaringan radio. Pekerjaan ini di bantu oleh keberadaan sistem cable car, yang terkenal paling tinggi di dunia yang menyambungkan kota ke puncak 4765 m.

Packet radio

Amatir radio lokal mengoperasikan jaringan radio paket. Pada awalnya jaringan ini bekerja pada 1200 bps, menggunakan VHF amatir radio FM terhubung ke komputer pribadi melalui Terminal Node Controller (TNC). TNC adalah antarmuka antara radio yang bersifat analog dan sinyal digital yang ditangani oleh PC.

TNC mengontrol rangkaian “Push To Talk” di radio untuk men-switch radio untuk dapat transmit dan receive, melakukan modulasi / demodulation dan assembly / disassembly paket yang menggunakan variasi dari X.25 dikenal sebagai protokol AX.25. Gerbang antara VHF dan HF radio dibangun dengan menggunakan dua modem TNC dan komputer. Biasanya, sebuah gateway akan menghubungkan jaringan paket radio lokal VHF ke stasiun luar negeri dengan melalui stasiun HF hingga ribuan kilometer, walaupun pada kecepatan hanya 300 bps. Sebuah jaringan radio paket nasional juga dibangun, yang di relay melalui digipeater (digital repeater, intinya adalah TNC terhubung ke dua radio dengan antena mengarah pada arah yang berbeda), untuk memperluas jaringan dari Mérida ke Caracas dengan cara tersebut hanya membutuhkan dua stasiun pengulang / digipeater. Digipeater yang dioperasikan pada 1200 bps dan memungkinkan untuk sharing dari beberapa program dan file teks di antara para amatir radio.

Phil Karn, seorang radio amatir yang memiliki latar belakang jaringan komputer, menulis program KA9Q yang menerapkan TCP / IP di atas AX.25. Menggunakan program ini, yang menggunakan callsign pengembangnya, amatir radio di seluruh dunia dapat terhubung ke Internet menggunakan berbagai jenis radio. KA9Q tetap menggunakan fungsi TNC seminimal mungkin, memberikan hampir semua fungsi proses kepada PC. Pendekatan ini memungkinkan untuk lebih mudah melakukan upgrade dan fleksibilitas. Dalam Mérida, kami dapat segera meng-upgrade jaringan kami untuk 9600 bps dengan menggunakan modem yang lebih maju, dan beberapa amatir radio sekarang dapat mengakses Internet melalui jaringan kabel RedULA. Keterbatasan bandwidth radio yang tersedia pada band VHF menjadikan batas atas kecepatan tertinggi yang dapat di capai. Untuk meningkatkan kecepatan, kita harus pindah ke frekuensi yang lebih tinggi.

Gambar 11.8: Sebuah Antenna UHF untuk radio paket yang dikembangkan di ULA, LabCom.

Amatir radio diperbolehkan untuk menggunakan kanal dengan lebar 100 kHz di UHF (Ultra High-Frekuensi). Digital radio digabungkan dengan modem 19,2 kbps akan melipatgandakan bandwidth transmisi. Proyek ini dikembangkan menggunakan teknologi ini untuk menyambungkan House of Science di kota El Vigia, ke Mérida dan Internet. Antenna UHF dibuat di LabCom, laboratorium komunikasi dari ULA.

Meskipun El Vigia hanya 100 km dari Mérida melalui jalan, wilayah yang bergunung-gunung membutuhkan penggunaan dua repeater. Satu terletak di La Aguada, pada ketinggian 3600 m, dan yang lainnya di Tusta, di 2000 m. Proyek ini dibiayai oleh FUNDACITE MERIDA, sebuah lembaga pemerintah yang mempromosikan ilmu pengetahuan dan teknologi di negara bagian. FUNDACITE juga mengoperasikan sekumpulan telepon modem 56 kbps untuk menyediakan akses Internet untuk perorangan dan lembaga.

Kebutuhan untuk dua stasiun pengulang menggaris bawahi keterbatasan yang dihadapi oleh operator yang menggunakan frekuensi tinggi, yang memerlukan line of sight untuk memperoleh transmisi yang handal. Pada band yang lebih rendah dari VHF, sinyal yang dengan mudah terpantul dan mencapai wilayah di belakang perbukitan.

Kadang-kadang kita dapat memantulkan sinyal menggunakan repeater pasif, yang dibuat dengan menghubungkan dua directional antenna back-to-back dengan kabel coaxial, tanpa radio. Cara ini telah diuji untuk menyambung ke tempat tinggal saya ke LabCom. Jarak hanya 11 km, tetapi ada bukit yang memblokir sinyal radio. Sambungan dilakukan dengan menggunakan pengulang pasif untuk memantulkan ke La Aguada, dengan dua antenna sebagai pengulang yang membentuk 40 derajat satu sama lain. Hal ini menjadi sangat menarik dan tentunya jauh lebih murah daripada menggunakan modem telepon, yang jelas merupakan media yang jauh lebih cepat daripada tulang punggung nirkabel untuk menghubungkan desa-desa terpencil.

Untuk itu, kami menjajaki penggunaan modem radio 56 kbps yang dikembangkan oleh Dale Heatherington. Modem tersebut dimasukan ke dibuah card PI2 yang dibuat oleh Amatir Radio di Ottawa, dan terhubung langsung ke PC menggunakan Linux sebagai sistem operasi jaringan. Walaupun sistem ini berfungsi sangat baik, munculnya World Wide Web dengan kebanyakan gambar dan file-file yang sangat mengkonsumsi bandwidth sangat jelas bahwa jika kami ingin memenuhi kebutuhan sekolah dan rumah sakit kami harus menyebarkan solusi bandwidth yang lebih tinggi, di setidaknya pada tulang punggung. Ini berarti penggunaan frekuensi operasi yang lebih tinggi di microwave, yang berarti juga biaya tinggi.

Untungnya, teknologi alternatif yang banyak digunakan dalam aplikasi militer telah tersedia untuk keperluan sipil menggunakan harga terjangkau. Disebut Spread Spectrum, teknologi ini pertama kali di temukan untuk penggunan sipil sebagai jaringan nirkabel area lokal jarak pendek, tetapi segera memberikan sumbangsih yang sangat berguna di tempat di mana spektrum elektromagnetik tidak terlalu sesak, yang memungkinkan menjembatani jarak beberapa kilometer.

Spread Spektrum

Spread spectrum menggunakan kekuatan sinyal rendah yang sengaja perluas memenuhi semua alokasi bandwidth, sementara pada saat yang sama memungkinkan sejumlah pengguna untuk berbagi media / kanal yang sama dengan menggunakan kode yang berbeda untuk setiap pelanggan. Ada dua cara untuk melakukannya: Direct Squence Spread Spectrum (DSSS) dan Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS).

Dalam DSSS informasi yang akan dikirim dikalikan secara digital yang urutan frekuensi yang lebih tinggi, sehingga memperlebar bandwidth pengiriman. Meskipun ini mungkin terlihat seperti membuang-buang bandwidth, pemulihan sistem sangat efisien sehingga dapat membaca sinyal yang sangat lemah, memungkinkan untuk serentak penggunaan spektrum yang sama dengan beberapa stasiun sekaligus.

Pada FHSS, pemancar akan secara terus menerus mengubah frekuensi dalam alokasi bandwidth yang di ijinkan sesuai dengan kode tertentu. Penerima harus mengetahui kode ini untuk melacak frekuensi pemancar.

Kedua teknik mempertukarkan daya pancar dengan bandwidth, memungkinkan banyak stasiun untuk menggunakan secara bersama sebuah spektrum frekuensi. Pada Latin American Networking School yang pertama (EsLaRed'92), diadakan di Mérida pada tahun 1992, kami menunjukkan teknik ini. Kami membuat jaringan percobaan menggunakan antenna luar yang dibuat di LabCom, memungkinkan pengiriman data untuk beberapa kilometer. Pada tahun 1993, Departemen Telekomunikasi Venezuela membuka empat band untuk digunakan dengan DSSS:

• 400 - 512 MHz
• 806 - 960 MHz
• 2.4 - 2.4835 GHz
• 5.725 - 5.850 GHz

Pada salah satu band di atas, maksimum data pemancar dibatasi untuk 1 Watt dengan penguatan maksimum antena 6 dBi, untuk total EIRP (Effective Isotropic Radiated Power) sebesar 36dBm. Aturan ini membuka jalan untuk pengembangan jaringan DSSS dengan nominal bandwidth 2 Mbps pada band 900 MHz. Teknologi ini memuaskan kebutuhan akan aktifitas World Wide Web.

Jaringan dimulai di LabCom, di mana sambungan ke RedULA telah tersedia. LabCom membuat sebuah antenna Yagi yang di arhkan ke sebuah reflektor pojok di Aguada. Ini diberikan 90 derajat beamwidth, yang terlihat di sebagian besar kota Mérida. Beberapa lokasi pelanggan, semua berbagi bandwidth 2 Mbps, yang segera bertukar file, termasuk gambar dan video klip. Beberapa lokasi pelanggan memerlukan kabel yang panjang antenna antenna dengan radio spread spectrum yang di akomodasi oleh penggunaan amplifier dua arah.

Hasil sangat menarik ini di laporkan ke grup di International Center untuk Fisika Teoretis (ICTP) di Trieste, Italia, pada tahun 1995. Grup ini adalah bertujuan untuk menyediakan konektivitas antara Pusat Komputer, Ilmu Fisika Bangunan, dan Teknologi Bangunan di Universitas Ile-Ife di Nigeria. Tak ama kemudian di tahun yang sama, jaringan didirikan oleh staf ICTP dengan dana dari Perserikatan Bangsa-Bangsa dan Universitas telah berjalan sejak memuaskan, terbukti menjadi jauh lebih efektif dibandingkan dengan solusi jaringan serat optik awalnya direncanakan.

Kembali di Mérida, dengan semakin banyaknya jumlah lokasi, throughput per pengguna menurun. Kami mulai melirik band 2,4 GHz untuk memberikan tambahan kapasitas. Band ini dapat membawa tiga aliran data sekaligus pada 2 Mbps, tetapi jarak efektif lebih rendah daripada apa yang dapat dicapai pada band 900 MHz. Kami sangat sibuk perencanaan pembangunan jaringan tulang punggung menggunakan 2,4 GHz akhirnya kami memulai sebuah perusahaan yang menawarkan solusi baru untuk jarak jauh, dengan throughput yang lebih tingi, dan kemungkinan pemakaian ulang frekuensi mengunakan peralatan microwave yang narrowband.

=Broadband sistem penyampaian

Gambar 11.9: Spike Technologies full duplex, sistem sektoral dengan kepadatan tinggi.

Setelah mengunjungi Nashua, New Hampshire, fasilitas dari Spike Technologies, kami yakin bahwa antenna dan sistem radio mereka merupakan solusi terbaik untuk jaringan di negara bagian kami, dengan alasaan sebagai berikut:

Sistem broadband mereka menggunakan antenna sektoral khusus (Gambar 11.9), dengan penguatan 20 dBi dengan pada masing-masing dari 22 sektor yang independen. Setiap sektor akan transmit dan menerima pada kanal independen pada kecepatan 10Mbps full-duplex, dengan total throughput 440 Mbps. Frekuensi digunakan kembali pada sektor yang tidak saling mengganggu membuat sistem sangat effisien dalam menggunakan spektrum.

Gambar 11.10: Interkoneksi sistem Spike Technologies.

Radio digital narrowband dapat beroperasi di mana saja dari 1 sampai 10 GHz, dengan jangkauan hingga 50 km. Radio tersebut bekerja dengan berbagai modem kabel TV, yang memberikan akses pelanggan melalui kabel LAN standar 10Base-T. Di base station, sektor-sektor terinterkoneksi dengan switch berkecepatan tinggi yang memiliki latensi sangat kecil (lihat Gambar 11.10), yang memungkinkan aplikasi seperti streaming video sampai 30 frame per detik. Masing-masing sektor bertindak sebagai Ethernet LAN independen.

Gambar 11.11: Sambungan di sisi akhir pelanggan.

Pada sisi pelanggan, radio yang sama dan modem memberikan sambungan 10BaseT ke Ethernet lokal.

Gambar 11.12: Instalasi di atas Mérida pada La Aguada, pada 3600 meter.

Dengan dana dari FUNDACITE, sebuah sistem percibaan segera di instalasi di Mérida, dengan base station terletak di atas stasiun cable car La Aguda pada ketinggian 3.600 m.

Pada awalnya hanya 5 sektor terpasang, dengan beamwidth dari masing-masing 16 derajat. Pelanggan pertama adalah lokasi Fundacite, di mana ada sebuah sistem satelit yang menyediakan akses Internet. Sektor dua memberikan layanan ke istana Gubernur. Sektor ketiga melayani FUNDEM, sebuah organisasi pertolongan dari pemerintah daerah. Sektor ke empat lembaga pemasyarakatan di dekat kota Lagunillas, sekitar 35 km dari Mérida. Sektor kelima memancar ke repeater yang berada di puncak gunung dekat desa La Trampa, 40 km dari La Aguada. Dari La Trampa, sebuah sambungan 41 Km dilakukan untuk memperluas jaringan ke House of Science di kota Tovar.

Gambar 11.13: Jaringan Negara Bagian Mérida

Pada tanggal 31 Januari 1998, video konferensi antara lembaga pemasyarakatan dan Justice Palace terbukti di Mérida, bahwa selain dari akses Internet, sistem dapat juga mendukung video streaming. Video conference ini digunakan melakukan keputusan pengadilan dari para tahanan, sehingga menghindari risiko penggunaan transportasi bagi mereka.

Keberhasilan percobaan ini telah mendorong pemerintah negara bagian untuk mengalokasikan dana untuk melengkapi sistem untuk memberikan akses Internet kecepatan tinggi negara untuk sistem kesehatan, sistem pendidikan, perpustakaan, pusat masyarakat, dan beberapa instansi pemerintah. Pada bulan Januari 1999 kami telah menyambungkan 3 rumah sakit, 6 lembaga pendidikan, 4 lembaga penelitian, 2 koran, 1 stasiun TV, 1 perpustakaan umum, dan 20 lembaga sosial dan pemerintah agar dapat berbagi informasi dan mengakses Internet. Rencana selanjutnya adalah menyambungkan 400 lokasi dalam tahun ini pada kecepatan 10Mbps full duplex, dan dana telah dialokasikan untuk tujuan ini.

Gambar 11.13 menunjukkan peta negara bagian Mérida. Gelap baris menunjukkan tulang punggung awal, sedangkan garis yang lebih kecil menampilkan pengembangan jaringan.

Di antara banyak kegiatan yang didukung oleh jaringan, ada baiknya kami sebutkan beberapa diantaranya:

• Pendidikan: sekolah telah menemukan pasokan materi ajar berkualitas tinggi yang tidak habis-habisnya baik bagi murid maupun guru, terutama di bidang geografi, bahasa, dan ilmu pengetahuan, dan sebagai alat untuk berkomunikasi dengan kelompok lainnya yang mempunyai minat yang sama. Perpustakaan memiliki kamar dengan komputer yang dapat diakses oleh masyarakat umum dengan kemampuan internet yang sepenuhnya. Surat kabar dan stasiun TV takjub melihat sumber informasi yang tersedia bagi pemirsa mereka.

• Kesehatan: rumah sakit universitas memiliki sambungan langsung ke unit perawatan intensif, dimana ada staf dokter spesialis yang selalu bertugas. Dokter tersebut sekarang menjadi tersedia bagi rekan-rekan mereka di desa-desa terpencil untuk membicarakan kasus-kasus tertentu. Sekelompok peneliti di universitas mengembangkan bebeapa aplikasi telemedicine pada jaringan.

• Penelitian: obsevatorium astronomi di Llano del Hato, terletak pada ketinggian 3600 m di pegunungan sekitar 8 derajat dari khatulistiwa akan segera terkait, yang memungkinkan astronomer dari seluruh dunia untuk mengakses foto yang dikumpulkan di obsevatorium tersebut. Peneliti lapangan di pedesaan sangat menikmati akses Internet.

• Pemerintah: Sebagian besar instansi pemerintah sudah terhubung dan mulai meletakkan informasi on-line bagi warga. Kami berharap ini memiliki pengaruh yang berarti dalam hubungan antara warga dengan pemerintah. Badan-badan bantuan dan lembaga penegak hukum pengguna jaringan yang sangat aktif.

• Hiburan dan Produktivitas: Untuk orang-orang yang tinggal di luar kota, kesempatan yang ditawarkan oleh Internet memiliki dampak yang sangat besar terhadap kualitas kehidupan mereka. Kami berharap bahwa ini akan membantu membalikkan kecenderungan melakukan migrasi keluar dari daerah pedesaan, mengurangi kepadatan di kota. Petani memiliki akses ke informasi tentang harga dan dapat mengontrol harga dari tanaman dan pasokan, serta meningkatkan pertanian.

SUPERCOMM'98, diselenggarakan di Atlanta pada bulan Juni, mengutip jaringan broadband di Mérida sebagai pemenang dalam penghargaan SUPERQuest dalam kategori 8-Remote Access sebagai yang terbaik di bidang tersebut.

Pelatihan

Sejak awal upaya kami untuk membangun sebuah jaringan komputer, kami menyadari bahwa pelatihan adalah kepentingan untuk orang yang terlibat dalam pembangunan jaringan, manajemen, dan pemeliharaan. Dengan anggaran sangat terbatas, kami memutuskan bahwa kami harus mengumpulkan sumber daya kami dengan orang-orang lain yang membutuhkan pelatihan. Pada tahun 1990, ICTP menyusun Sekolah Internasional pertama tentang jaringan analisis dan manajemen jaringan komputer, yang dihadiri oleh Profesor Silva Jose dan Profesor Luis Nunez dari universitas kami. Sekembalinya ke Mérida, mereka menyatakan bahwa kita harus berusaha mengadakan kegiatan yang sama di universitas kami. Untuk akhir ini, mengambil keuntungan dari cuti panjang saya, saya menghabiskan tiga bulan di Bellcore Morristown, New Jersey, dan lebih tiga bulan di ICTP membantu dalam penyusunan Sekolah Jaringan Kedua pada tahun 1992, dimana saya bisa bergabung dengan rekan saya Profesor Edmundo Vitale. Aku menghabiskan sisa cuti panjang saya di SURANET di College Park, Maryland, di bawah bimbingan Dr Glenn Ricart, yang diperkenalkan untuk saya kepada Dr Saul Hahn dari Organisasi Negara-negara Amerika, yang menawarkan dukungan keuangan untuk kegiatan pelatihan di Amerika Latin . Pengalaman ini memungkinkan kami untuk meluncurkan Sekolah Jaringan Amerika Latin Pertama (EsLaRed'92) di Mérida, dihadiri oleh 45 peserta dari 8 negara di wilayah Amerika Latin, dengan instruktur dari Eropa, Amerika Serikat, dan Amerika Latin. Pelatihan hands-on (praktek) dilaksanakan selama tiga minggu, dan teknologi nirkabel lebih di tekankan.

EsLaRed'95 berkumpul kembali di Mérida dengan 110 peserta dan 20 instruktur. EsLaRed'97 memperoleh 120 peserta, dan ini didukung oleh Internet Society, yang juga mensponsori Spanyol dan Lokakarta Jaringan Pertama Portugis untuk Amerika Latin dan Karibia, diadakan di Rio de Janeiro pada tahun 1998 dengan EsLaRed bertanggung jawab untuk materi pelatihan. Sekarang sepuluh tahun kemudian, EsLaRed terus memperluas upaya pelatihan di seluruh Amerika Selatan.

Penutup

Internet memiliki dampak yang lebih besar di negara-negara berkembang dibandingkan di tempat lain, karena tingginya biaya panggilan telepon internasional, fax, majalah, dan buku. Hal ini jelas diperparah oleh lebih rendah dari pendapatan rata-rata orang. Beberapa penghuni di desa-desa terpencil yang tidak memiliki telepon mengalami peralihan dari abad 19 ke abad 21 terima kasih untuk jaringan nirkabel. Diharapkan ini akan berkontribusi untuk perbaikan gaya hidup di bidang kesehatan, pendidikan, hiburan, dan produktivitas, serta menciptakan hubungan yang lebih adil antara warga dan pemerintah.

Referensi

• Karn, Phil, "The KA9Q Internet (TCP/IP) Package: A Progress Report," Sixth ARRL Computer Networking Conference, Redondo Beach, CA, 29 August 1987.
• Heatherington, D., "A 56 kilobaud RF modem," Sixth ARRL Computer Networking Conference, Redondo Beach, CA, 29 August 1987.
• Conatel, Comision Nacional de Comunicaciones, Ministerio de Transporte y Comunicaciones, "NORMAS PARA LA OPERACION DE SISTEMAS DE TELECOMUNICACIONES CON TECNOLOGIA DE BANDA ESPARCIDA (SPREAD SPECTRUM)," Caracas, 17 November 1993.
• International Centre For Theoretical Physics, "Programme of Training and System Development on Networking and Radiocommunications," Trieste, Italy, 1996, http://www.ictp.trieste.it/

Escuela Latinoamericana de Redes, http://www.eslared.org.ve/

-- Ermanno Pietrosemoli

Pranala Menarik

• WNDW
• Studi Kasus
  • Nasihat umum
  • Rumah Penutup Peralatan
  • Tiang Antena
  • Di atas semua: libatkan masyarakat setempat
  • Studi kasus: Menyeberangi keterpisahan dengan jembatan sederhana di Timbuktu
  • Studi kasus: Mencari pijakan yang keras di Gao
  • Studi Kasus: Komunitas jaringan nirkabel Fantsuam Foundation
  • Studi kasus: Usaha Memperoleh Internet murah di pedesaan Mali
  • Studi kasus: Implementasi Komersial di Afrika Timur
  • Studi kasus: Komunitas Dharamsala Jaringan Wireless Mesh
  • Studi kasus: Jaringan Negara Bagian Mérida
  • Studi kasus: Chilesincables.org
  • Studi kasus: Sambungan Jarak Jauh 802.11