13 - RADIO AVAILABILITY

Pendahulan dan Teori Dasar Mengenai Availability

Sistem komunikasi radio memiliki peranan penting dalam kehidupan modern karena mampu menjembatani komunikasi yang andal dalam berbagai kondisi geografis. Salah satu parameter kunci dalam mengevaluasi performa sistem komunikasi radio adalah "availability", yaitu tingkat kehandalan atau kesiapan sistem untuk menyediakan layanan sesuai dengan standar yang diharapkan. 

Availability dalam komunikasi radio dipengaruhi oleh dua aspek utama, yaitu kehandalan peralatan (equipment availability/reliability) dan kondisi jalur transmisi (path availability). Meskipun telah dilakukan perencanakan optimal pada tahap awal untuk memastikan kondisi line-of-sight (LOS) terpenuhi, fenomena fading dan fluktuasi sinyal akibat refraksi, refleksi, difraksi, hamburan, dan atenuasi tetap tak terhindarkan. Fenomena fading menjadi tantangan utama dalam menjaga availability sistem komunikasi radio. Fading menyebabkan fluktuasi kuat-lemah sinyal yang diterima oleh penerima, yang dapat mengakibatkan penurunan kualitas layanan atau bahkan hilangnya koneksi komunikasi. Jenis fading yang umum terjadi meliputi selective fading, yang terjadi pada sebagian frekuensi saja, dan nonselective fading, yang mempengaruhi seluruh frekuensi yang digunakan. Fading terutama terjadi karena perubahan atmosfer, kondisi cuaca yang ekstrem, atau perubahan lingkungan fisik seperti pembangunan gedung atau perubahan vegetasi. 

Dalam upaya untuk memitigasi dampak fading dan meningkatkan availability, sejumlah teknik dan pendekatan telah dikembangkan secara luas dalam sistem komunikasi radio. Salah satu teknik utama adalah redundancy sistem, yang merupakan penggunaan perangkat cadangan yang siap digunakan saat perangkat utama mengalami kegagalan (Hassan, 2022). Redundancy menjamin continuity of service dengan cepat memulihkan komunikasi saat terjadi gangguan peralatan. 

Selain redundancy, teknik lain yang umum digunakan adalah penyediaan fading margin yang memadai. Fading margin adalah tambahan daya yang dialokasikan pada sinyal untuk mengantisipasi penurunan level sinyal akibat fading. Dengan adanya margin tambahan ini, sistem dapat tetap beroperasi meskipun mengalami gangguan atau fluktuasi sinyal yang besar. Adaptive equalizer juga digunakan dalam sistem komunikasi modern untuk mengatasi selective fading. Equalizer bekerja dengan cara menyesuaikan  karakteristik kanal komunikasi secara dinamis, memperbaiki distorsi sinyal, dan meningkatkan kualitas penerimaan sinyal. 

Salah satu pendekatan teknis yang paling efektif dalam meningkatkan availability adalah teknik diversity. Diversity bekerja dengan mengirimkan atau menerima informasi melalui dua atau lebih jalur yang berbeda, baik dalam domain ruang (space), waktu (time), frekuensi (frequency), maupun polarisasi (polarization). Dengan demikian, risiko terjadinya fading secara simultan di semua jalur dapat diminimalisir secara signifikan. 

Frequency diversity, misalnya, melibatkan transmisi informasi melalui beberapa frekuensi yang berbeda. Jika satu frekuasi mengalami fading, maka frekuensi lain kemungkinan besar tetap memberikan sinyal yang baik. Hal ini secara signifikan meningkatkan keandalan sistem dalam menghadapi kondisi fading yang berubah-ubah. Space diversity menggunakan dua atau lebih antena dengan jarak tertentu di lokasi penerima untuk menerima sinyal yang sama. Dengan menggunakan beberapa antena yang ditempatkan di lokasi berbeda, peluang mendapatkan sinyal yang kuat dari setidaknya satu antena meningkat secara drastis. Teknik ini sangat efektif di lingkungan perkotaan 

Gambar 1. Skema Frequency Diversity Sumber: (Hudiono, 2019)

Perhitungan dan Rumus Availability 

Nilai availability dihitung dengan mempertimbangkan dua parameter utama, yaitu equipment availability/reliability dan path availability. Metode yang umum digunakan adalah dengan menentukan nilai unavailability dan kemudian menghitung nilai availability dengan rumus: 𝑃𝑟(%) = 6 × 10−5 × 𝑎 × 𝑏 × 𝑓 × 𝑑 3 × 10− 𝐹 10 Dimana nilai unavailability untuk path tanpa diversity dihitung menggunakan rumus berikut: Keterangan: • 𝑃𝑟(%) adalah path unavailability non-diversity • 𝑓 adalah frekuensi carrier dalam GHz • 𝐹 adalah fading margin dalam dB • 𝑎 adalah faktor kekasaran bumi (terrain roughness) o 4 untuk permukaan tanah halus atau air o 1 untuk permukaan tanah biasa o 1/4 untuk daerah pegunungan • 𝑑 adalah panjang lintasan dalam km • 𝑏 adalah faktor iklim/cuaca o 1/2 untuk iklim panas o 1/4 untuk subtropis o 1/8 untuk iklim sangat dingin Untuk nilai unavailability dengan teknik space diversity digunakan rumus berikut: 𝑈𝑛𝐴𝑉𝑝𝑎𝑡ℎ = 𝑃𝑟(%) 𝐼𝑠 Keterangan: • 𝐼𝑠 adalah improvement factor space diversity Contoh simulasi dilakukan menggunakan perangkat lunak seperti Pathloss 4.0 untuk memverifikasi perhitungan ini, serta memastikan hasil simulasi sesuai dengan hasil perhitungan manual. 3 

Gambar 2. menunjukkan skema umum space diversity untuk komunikasi line-ofsight. 

Sumber: (Zein, 2018) 

Tabel berikut merupakan hasil simulasi menggunakan perangkat lunak Pathloss 4.0 untuk beberapa parameter spasi antena diversity: Nilai Spasi Antena Diversity (Δh) Availability 100λ 99,99989% 125λ 99,99989% 150λ 99,99989% 175λ 99,99990% 200λ 99,99990% Sumber: (Hudiono, 2019) Faktor-

Faktor yang Mempengaruhi Availability 

Beberapa faktor penting yang mempengaruhi availability antara lain: 

• Kondisi geografis dan topografi lokasi 
• Jenis permukaan (tanah atau air)
• Jenis iklim (tropis, subtropis, dingin)
• Perubahan cuaca ekstrim
• Kualitas perangkat keras dan perawatan berkala 

Keterkaitan Model Matematis dengan Availability Sistem Komunikasi 

Dalam sistem komunikasi, availability merupakan indikator sejauh mana suatu sistem dapat diandalkan untuk tetap beroperasi dalam jangka waktu tertentu. Untuk mencapainya, para insinyur menerapkan berbagai pendekatan matematis. Berikut penjelasan bagaimana setiap rumus yang sering digunakan berkontribusi langsung terhadap peningkatan availability: 

Pendekatan matematis dalam mengevaluasi dan meningkatkan availability sistem komunikasi sangat esensial. Redundansi menjadi salah satu pendekatan utama dalam memastikan tercapainya target availability. Redundansi sendiri berarti menyediakan cadangan atau alternatif terhadap komponen, perangkat, jalur, atau sinyal utama agar layanan komunikasi tetap berlangsung meskipun terjadi kegagalan pada komponen tertentu. Secara matematis, sistem redundan umumnya dikategorikan dalam dua model dasar: sistem paralel dan sistem seri. Pada sistem paralel, minimal satu dari sejumlah komponen paralel harus aktif agar sistem tetap berfungsi. Hal ini digambarkan dalam rumus: 

𝐴total = 1 − (1 − 𝐴) 𝑛 

Rumus tersebut menjelaskan bahwa dengan meningkatkan jumlah komponen cadangan (n), probabilitas kegagalan simultan berkurang, sehingga secara drastis meningkatkan nilai availability sistem. Sebaliknya, dalam model seri, seluruh komponen dalam rangkaian harus aktif secara bersamaan agar sistem dapat bekerja. Rumus matematis untuk sistem seri ini adalah: 

𝐴chain = ∏𝐴𝑖 𝑚 𝑖=1 

Dari rumus tersebut terlihat jelas bahwa setiap komponen dalam sistem seri memiliki peran kritis dalam menentukan tingkat availability keseluruhan. Dengan demikian, komponen dengan nilai availability terendah akan menjadi bottleneck dalam sistem dan harus menjadi prioritas dalam perbaikan atau diberi redundansi tambahan. Kombinasi penggunaan kedua rumus ini memungkinkan para insinyur secara praktis dan efektif mengevaluasi tingkat availability yang realistis, serta membuat keputusan perancangan yang tepat untuk mencapai target availability tinggi seperti standar “three-nines” (99,9%) hingga “five-nines” (99,999%). 5 Teknologi Pendukung Peningkatan Availability Untuk menjaga agar sistem komunikasi radio tetap tersedia sepanjang waktu, berbagai teknologi canggih telah diadopsi dalam infrastruktur komunikasi modern. Teknologi ini tidak hanya memperkuat sinyal, tetapi juga mempercepat proses deteksi gangguan dan pemulihan layanan. 

A. Radio Link Monitoring System Radio Link Monitoring System berfungsi sebagai pemantau kondisi sinyal secara real-time. Sistem ini mendeteksi penurunan kekuatan sinyal, meningkatnya jitter, atau gangguan interferensi, dan secara otomatis mengirimkan peringatan kepada operator jaringan. Dengan sistem ini, gangguan dapat diidentifikasi sebelum menimbulkan link failure secara total. 

B. Software-Defined Radio (SDR) Software-Defined Radio merupakan teknologi yang memungkinkan pengubahan konfigurasi radio secara dinamis melalui perangkat lunak, tanpa perlu mengganti komponen fisik. SDR dapat secara otomatis beradaptasi terhadap perubahan kondisi spektrum, seperti berpindah frekuensi atau mengubah jenis modulasi. Ini membuat sistem tetap beroperasi meski terjadi gangguan kanal. 

Gambar 3. Arsitektur Software-Defined Radio yang menunjukkan fleksibilitas dalam pemrosesan sinyal digital secara adaptif. Sumber: (Moskal, 2020 

C. Network Management System (NMS) NMS adalah sistem pusat pengelolaan jaringan yang menyatukan fungsi monitoring, pengaturan, dan pemeliharaan jaringan. Dengan NMS, operator dapat mengakses informasi kinerja perangkat secara langsung, memantau alarm, serta menjalankan otomatisasi perbaikan. Hal ini sangat penting dalam meminimalkan waktu respons terhadap gangguan. 

D. Automatic Protection Switching (APS) Automatic Protection Switching adalah mekanisme pemindahan trafik secara otomatis dari jalur utama ke jalur cadangan ketika terjadi kegagalan. Proses ini berlangsung dalam waktu kurang dari satu detik dan sangat penting dalam jaringan dengan kebutuhan uptime tinggi. 

Studi Kasus Penerapan Availability Tinggi 

A. Sistem Komunikasi Air Traffic Control (ATC) Komunikasi antara menara pengawas dan pesawat udara bersifat krusial dan tidak boleh mengalami gangguan. Oleh karena itu, sistem komunikasi ATC menggunakan pendekatan high-availability seperti dual-channel VHF radio, power supply ganda, dan konsol operator cadangan. Target SLA sistem ini biasanya mencapai 99,999%, yang berarti toleransi downtime tidak lebih dari lima menit per tahun. 

Gambar 4. Skema sistem komunikasi Air Traffic Control dengan konfigurasi dua saluran radio dan konsol pengawas cadangan. Sumber: (Kaczmarek, K., 2020) 

B. Backbone Microwave Link Operator Seluler Operator seluler seperti Telkomsel mengandalkan jaringan microwave sebagai tulang punggung komunikasi, terutama di wilayah yang sulit dijangkau oleh kabel optik. Sistem ini dilengkapi dengan hot-standby radio, link alternatif melalui satelit, dan sistem monitoring berbasis software-defined networking. SLA yang ditetapkan untuk link backbone mencapai 99,97% hingga 99,99%. 

Gambar 5. Ilustrasi arsitektur jaringan microwave backbone dengan jalur utama dan cadangan, serta perangkat pemantau kinerja link. (Syahrul, 2019) 

Dampak Buruk Jika Availability Rendah 

A. Gangguan pada Komunikasi Darurat Sistem komunikasi darurat, seperti milik BPBD atau SAR, sangat bergantung pada ketersediaan jaringan. Ketika sistem down, koordinasi penyelamatan dan distribusi bantuan dapat terganggu. 

Gambar 6. Statistik Gangguan Jaringan selama Badai di Amerika Serikat (Sumber: Opensignal.com) 

B. Kerugian Ekonomi dan Operasional Dalam sektor bisnis, gangguan jaringan berdampak langsung pada kerugian ekonomi. Laporan GSMA menyebutkan bahwa outage jaringan selama satu jam di operator besar dapat menimbulkan kerugian hingga USD 500.000. Kerugian ini mencakup kehilangan pendapatan, kewajiban kompensasi kepada pelanggan, hingga potensi kehilangan pelanggan karena ketidakpuasan layanan . 

Standar dan Regulasi Availability dalam Telekomunikasi 

Dalam industri telekomunikasi, standar dan regulasi memainkan peran penting dalam memastikan sistem jaringan memenuhi tingkat availability yang diharapkan. Beberapa standar internasional menjadi acuan global, seperti ITU-T G.827 yang menetapkan batas waktu sinkronisasi waktu dalam jaringan, serta ISO/IEC 27001 yang memuat persyaratan keamanan informasi dan Service Level Agreement (SLA) yang mencakup aspek availability. ETSI EN 301 juga menjadi rujukan penting dalam sistem perangkat dan protokol komunikasi. 

Di Indonesia, Kementerian Komunikasi dan Informatika (Kominfo) menerbitkan sejumlah regulasi yang mengatur jaminan uptime layanan telekomunikasi. Peraturan tersebut mencakup kewajiban penyelenggara jaringan untuk menyediakan SLA minimum tertentu dan mekanisme pelaporan outage yang transparan. 

Benchmarking SLA industri juga menjadi praktik umum, di mana penyedia layanan membandingkan pencapaian availability mereka dengan standar global. SLA biasanya mencantumkan metrik uptime, waktu respons perbaikan, dan kompensasi kepada pelanggan jika target tidak terpenuhi. 

Sertifikasi dan audit eksternal membantu menjaga keandalan sistem. Misalnya, audit SLA dan uji penetrasi jaringan dilakukan secara berkala untuk memastikan komitmen layanan tetap terjaga dan sesuai dengan perjanjian kontraktual antara operator dan pelanggan. 

Perbandingan Availability di Berbagai Teknologi Jaringan 

Availability sangat bervariasi antar teknologi jaringan. Pada jaringan seluler, teknologi 5G menawarkan keunggulan dibandingkan 4G dalam hal latensi dan redundansi link, sehingga tingkat availability-nya pun lebih tinggi. 5G juga mengadopsi arsitektur virtualisasi dan slicing, yang membuat isolasi gangguan lebih efisien dibandingkan 4G. 

Jika dibandingkan dari sisi media transmisi, jaringan fiber optic cenderung memiliki availability tertinggi karena tahan terhadap interferensi dan memiliki kapasitas besar. Sementara itu, jaringan microwave lebih rentan terhadap gangguan cuaca, dan jaringan satelit memiliki latensi tinggi dan dipengaruhi oleh kondisi atmosfer, meskipun jangkauannya sangat luas. 

Perbandingan juga dapat dilihat pada tingkat uptime ISP regional dan ISP internasional. ISP global seperti Google Fiber dan AT&T mencatat SLA hingga 99,99%, sementara beberapa ISP lokal di negara berkembang masih menghadapi tantangan untuk mencapai uptime di atas 99,5%. Data dari laporan SLA penyedia jaringan besar menunjukkan bahwa sistem yang menggabungkan berbagai teknologi—misalnya, fiber utama dan satelit sebagai backup—memiliki tingkat availability terbaik dan lebih tahan terhadap outage sistemik. 10 Gambar 7. Perbandingan Jaringan Seluler di negara - negara Asia Tenggara (Sumber: opensignal.com) 

Kesimpulan dari konsep Availabilty pada Sistem Komunikasi Radio 

Availability dalam sistem komunikasi radio merupakan ukuran penting yang menunjukkan sejauh mana sistem dapat diandalkan untuk tetap beroperasi dalam kondisi normal maupun saat terjadi gangguan. Faktor-faktor seperti keandalan perangkat, kondisi jalur transmisi, serta teknik mitigasi seperti redundansi, fading margin, dan diversity sangat memengaruhi tingkat availability. Dengan dukungan teknologi modern seperti SDR dan APS, sistem dapat merespons gangguan secara cepat dan adaptif. Perencanaan dan pengelolaan availability yang baik tidak hanya meningkatkan kualitas layanan komunikasi, tetapi juga menjadi kunci dalam menjaga kesinambungan operasional di sektor-sektor vital seperti transportasi, darurat, dan telekomunikasi. 

Daftar Pustaka 

Hassan, M. (2022). Performance evaluation of machine learning-based channel equalization techniques: New trends and challenges. . Journal of Electrical and Computer Engineering, 3-7. 

Hudiono. (2019). Sistem komunikasi radio dan laboratorium: Diploma 3 Politeknik. Malang: Polinema Press. 

ITU-R. (2021). Propagation data and prediction methods required for the design of terrestrial line-of-sight systems. International Telecommunication Union., 4-7. 

Kaczmarek, K. (2020). A contextual reasoning framework for pervasive systems. Pervasive and Mobile Computing. New York: U.S Department of Transportation Federal Highway. Moskal, J. J. (2020). INTERFACING A REASONER WITH HETEROGENEOUS SELF-CONTROLLING SOFTWARE. Northeastern University Institutional Repository, 1-2. 

Opensignal. (2024). AT&T outage: Our data shows the scale and progression of network disruption in the U.S. Opensignal https://www.opensignal.com/reports/2024/02/united-states/att-outage-networkdisruption-map 

Syahrul, E. W. (2021). Perbandingan Penggunaan Teknik Diversity pada Jaringan Gelombang Mikro di Lingkungan Danau. Jurnal Nasional Teknik Elektro dan Teknologi Informasi, 3 - 5. 

Zein. (2020). ANALISIS OPTIMASI SPACE DIVERSITY PADA LINK MICROWAVE MENGGUNAKAN ITU MODELS. Jurnal Elektro Telekomunikasi Terapan, 1-3.