ANALISA PERBANDINGAN PROPAGASI LOS DAN NLOS DALAM RUANG PADA JARINGAN WI-FI Joneva Mangku Wibowo, Hani’ah Mahmudah, ST,MT, Ari Wijayanti, ST, MT Jurusan Teknik Telekomunkasi - Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya Kampus PENS-ITS, Keputih, Sukolilo, Surabaya. Telp : +62+031+5947280; Fax. +62+031+5946011 Email :
[email protected] diketahui pathloss dengan fungsi terhadap jarak regresi, distribusi LOSS maupun NLOSS dan Wall Penetration. . 2. DASAR TEORI 2.1 Wireless Fidelity (Wi-Fi) Versi Wi-Fi IEEE 802.11b/g beroperasi pada 2.400 MHz sampai 2.483,50 MHz. Wi-Fi bekerja dalam 11 channel
Abstrak Abstrak Propagasi gelombang radio merupakan fenomena dalam proses perancangan sebuah sistem komunikasi nirkabel (wireless communication), karena propagasi merupakan parameter yang sangat penting pada keberhasilan sebuah sistem komunikasi. Pada proyek akhir ini akan akan mengukur sinyal dalam ruang jaringan Wi-Fi untuk mendapatkan Histrogam, Distribusi LOSS maupun NLOSS dan Wall Penetration Dengan menggunakan Spectrum Analyzer dan Netstumbler akan diukur level daya dan pathloss sinyal Wi-Fi yang dipancarkan oleh pemancar serta pengaruhnya terhadap jarak pengamatan.. Hasil proyek akhir ini dapat memberikan informasi tentang analisa propagasi dalam ruang pada jaringan Wi-Fi, diantaranya Path Loss dan Wall Penetration Loss dan dari hasil simulasi dapat diperoleh suatu analisa pengukuran dan kekuatan level daya penerimaan daya sinyal akses point sehingga diketahui pathloss dengan fungsi terhadap jarak regresi, distribusi LOSS maupun NLOSS dan Wall Penetration
2.2 Propagasi Gelombang Radio Propagasi merupakan proses perambatan gelombang dari satu tempat ke tempat yang lain. Bila dilihat berdasarkan mekanisme propagasi sinyal, propagasi ada beberapa jenis diantaranya adalah free space, refleksi, difraksi, dan scattering. 2.3 Lintasan Jamak (Multipath) Multipath terjadi karena pada propagasi gelombang elektomagnetik tidak bisa dihindarkan adanya refleksi, defraksi, dan scattering. Multipath merupakan hal yang seharusnya dihindari pada sistem komunikasi wireless, karena multipath memberikan kerugian pada sistem transmisi wireless
Kata Kunci: Wireless, spectrum analyzer FSH, netstumbler, pathloss, distribusi Los dan Nlos, Wall effect factor 1. PENDAHULUAN Pada proyek akhir ini mengukur sinyal dalam ruang jaringan Wi-Fi untuk mendapatkan Histrogam, Distribusi LOSS maupun NLOSS dan Wall Penetration Dengan menggunakan Spectrum Analyzer dan Netstumbler akan diukur level daya dan pathloss sinyal Wi-Fi yang dipancarkan oleh pemancar serta pengaruhnya terhadap jarak pengamatan.. Hasil proyek akhir ini dapat memberikan informasi tentang analisa propagasi dalam ruang pada jaringan Wi-Fi, diantaranya Path Loss dan Wall Penetration Loss dan dari hasil simulasi dapat diperoleh suatu analisa pengukuran dan kekuatan level daya penerimaan daya sinyal akses point sehingga
Gambar 1. Ilustrasi terjadinya multipath 2.4 Pathloss Pathloss secara umum didefinisikan sebagai penurunan kuat medan secara menyeluruh sesuai bertambah jauhnya jarak antara pemancar dan penerima. Pada propagasi gelombang radio dalam ruang bebas, besarnya daya yang diterima oleh antenna penerima dapat dicari dengan persamaan Friis, yaitu :
1
f. Software FSH View dan Netstumbler. g. Meteran. h. Tripod Antena.
(2-1) Dan didapatkan persamaan berikut:
3.3 Parameter pengukuran Parameter pengukuran yang dilakukan pada proyek akhir ini adalah sebagai berikut : a. Ketinggian antena pemancar yang digunakan adalah 2,27 meter dan ketinggian antena penerima 2 meter. b. Frekuensi kerja 2,4 GHz. Dimana frekuensi start adalah 2,39 GHz dan frekuensi stop 2,49 GHz. c. Mengambil koordinat lokasi pengukuran akses point dan antena penerima. d. Pengukuran dilakukan secara Line Of Sight (LOS) dan Non Line Of Sight (NLOS).
(2-2) dimana, PT : Daya pancar (AP TPlink 17dB) PR : Daya terima (dB) GT : Penguatan pada antena pemancar (3dBi) GR : Penguatan pada antena penerima (10.6 dB) d = jarak Tx – Rx (m) L = Pathloss (dB) (m/s) (Hz) 2 2 = (C / f) (m)
3.4 Skenario pengukuran. Pengukuran dengan kondisi LOS (Line of Sight) terletak Hall Gedung lantai 2, Pemancar pada titik satu dan dua tidak berpindah tempat yaitu pada posisi yang telah ditentukan seperti pada gambar ada dua titik tempat pemancar (Tx) dengan jumlah 28 sample penerima (Rx) pada setiap satu titik pemancar(Tx). Pengukuran dengan kondisi NLOS (Non Line of Sight) pada Hall Gedung lantai 1 diruangan Lab TA Elin, pada posisi pemancar (Tx) berpindah tempat yaitu pada posisi yang telah ditentukan seperti pada gambar 3.9 Jumlahnya Ada empat titik letak pemancar (Tx) dengan jumlah 14 sample penerima (Rx) pada setiap satu titik pemancar(Tx).
2.5 Wall Effect Factor Wall effect factor adalah nilai redaman daya yang disebabkan oleh penghalang atau dinding, faktor redaman daya telah terdefinisi pada bahan pembuatan dinding tersebut. Paper:IndoorRadio Wlan Peformance John C.Stein Harris Semiconductor,2401 Palm Bay (2-4) Dimana: Pd = Daya Terima = Daya Pancar = Pathloss Exsponen
3.5 Data Hasil Pengukuran Dari hasil pengukuran diperoleh data yang berupa dalam bentuk *.rss, untuk kemudian dicopy ke dalam Microsoft Excel untuk kemudian
3. METODE PENELITIAN 3.1 Set Up Pengukuran Sesuai dengan metode pengukuran CMIMO, maka setup pengukuran seperti pada Gambar 3.
Gambar 2. Setup Pengukuran
3.2 Peralatan yang digunakan Peralatan yang digunakan dalam proyek akhir ini adalah : a. Access Point (antena transmitter). b. Antena Horn (antena receiver). c. Frequency Spectrum Handheld (FSH View). d. Kabel Koaksial. e. Laptop.
Gambar 3. Data hasil pengukuran format *.rss
3.6 Desain sistem Dari data pengukuran dan hasil pengolahan menjadi bentuk grafik level daya
2
dan pathloss terhadap fungsi jarak, tahap selanjutnya adalah membuat simulasi menggunakan perangkat lunak. Flowchart simulasi yang akan dibuat ditunjukkan dalam diagram di bawah ini.
pada setiap pengambilan data pengukuran. Oleh karena itu analisa untuk Hall Gedung Baru Lantai 1 untuk kondisi NLOS langsung ditunjukkan dengan nilai level daya yg kebih kecil.
Gambar 8 Denah Pengukuran Lantai I NLOS
Keterangan : : Antena Penerima (Rx) NLOS : Antena Pemancar (Tx) NLOS
Gambar 4. Flowchart rancangan tampilan simulasi
4. ANALISA 4.1 Pengaruh Perbedaan Polarisasi Pada proyek akhir ini Mengukur Nilai Level daya berdasarkan skenario yang telah ditentukan. data hasil pengukuran dapat dianalisa dari beberapa parameter antara lain level daya yang diterima oleh masing-masing Rx dan dari nilai parameter level daya tersebut dapat di hitung nilai pathloss-nya baik secara LOS (Line of Sight) maupun NLOS (Non Line of Sight):
Berdasarkan hasil pengukuran secara real di lapangan ditentukan terlebih dahulu nilai threshold sinyal wi-fi yang diterima oleh masing-masing Rx. Sehingga dari nilai threshold tersebut dapat diketahui rentang level daya yang paling kuat dan rentang level daya yang paling lemah. Secara keseluruhan rentang level daya -31 dBm sampai -60 dBm merupakan rentang level daya yang masih dapat tercover oleh pemancar (Tx) atau access point, dimana pada kondisi ini user masih dapat mengakses internet melalui sistem wi-fi. Rentang level daya -31 dBm sampai -40 dBm merupakan rentang level daya yang paling kuat, -41 dBm sampai -50 dBm merupakan rentang level daya sedang dan -51 dBm sampai -60 dBm merupakan rentang level daya yang paling lemah. Apabila diatas atau lebih besar dari -60 dBm maka rentang level daya tersebut sudah tidak dapat tercover lagi oleh pemancar (Tx) atau access point, pada kondisi ini user sudah tidak dapat mengakses internet melalui sistem wi-fi.
4.1.1 Analisa di Hall Gedung Baru Lantai1 4.1.1.1 Kondisi NLOS (Non Line of Sight) Pada Hall Gedung Baru lantai 1 memiliki spesifikasi panjang 49,64 meter dan lebar 13,58 meter, propagasi gelombangnya secara keseluruhan adalah propagasi NLOS indoor (secara ideal antara pemancar (Tx) dan penerima (Rx) ada halangan tembok yang ditunjukkan oleh Gambar 8 Berdasarkan hasil pengukuran secara real di lapangan pada kondisi NLOS rentang level daya yang diterima oleh masing-masing titik Rx memiliki sebaran data yang tidak berbeda jauh dengan kondisi pada Tx1,Tx2,Tx3 dan Tx4 karena pada NLOS terdapat penghalang
3
LOS tidak ada penghalang apapun pada setiap pengambilan data pengukuran dengan memposisikan tinggi antena penerima (Horn) dgn jarak tertentu agar data yg didapatkan benar-benar tanpa penghalang.
4.1.2 Analisa di Hall Gedung Baru Lantai2 4.1.2.1 Kondisi LOS (Line of Sight) Berdasarkan hasil pengukuran secara real di lapangan didapatkan pada kondisi LOS rentang level daya yang diterima oleh masingmasing titik Rx memiliki sebaran data yang tidak jauh berbeda dibandingkan dengan posisi pemancar (Tx) dari sudut yang berlainan berdasarkan step 0.75m sebanyak 14 sample Oleh karena itu analisa untuk Hall Gedung Baru Lantai 2 untuk kondisi LOS langsung ditunjukkan dengan nilai level daya yg lebih besar dari data pengukuran NLOS karena pada LOS tidak ada penghalang apapun pada setiap pengambilan data pengukuran dengan memposisikan tinggi antena penerima (Horn) dgn jarak tertentu agar data yg didapatkan benar-benar tanpa penghalang.
A.
Level Daya sebagai Fungsi Jarak Dari data hasil pengukuran diolah dengan matlab sehingga ditampilkan dalam bentuk grafik level daya sebagai fungsi jarak. Grafik Level Daya Fungsi Jarak -30 LOS LOS NLOS NLOS
-35
Level Daya(dB)
-40
-45
-50
-55
-60
0
2
4
6 Jarak (m)
8
10
12
Gambar 10 Perbandingan jarak level daya Tx1.1 Los dan Nlos
Pengukuran dengan kondisi LOS (Line of Sight) terletak Hall Gedung lantai 2, Pemancar pada titik satu dan dua tidak berpindah tempat yaitu pada posisi yang telah ditentukan seperti pada gambar ada dua titik tempat pemancar (Tx) dengan jumlah 28 sample penerima (Rx) pada setiap satu titik pemancar(Tx). Pengukuran dengan kondisi NLOS (Non Line of Sight) pada Hall Gedung lantai 1 diruangan Lab TA Elin yang terhalang tembok, pada posisi pemancar (Tx) berpindah tempat yaitu pada posisi yang telah ditentukan seperti pada gambar 8. Jumlahnya Ada empat titik letak pemancar (Tx) dengan jumlah 14 sample penerima (Rx) pada setiap satu titik pemancar(Tx) menggunakan jarak 0.75m.
Gambar 9 Denah Pengukuran Lantai II LOS
Keterangan : : antena Pemancar (Tx) LOS : antenna Penerima (Rx) LOS
Grafik Level Daya Fungsi Jarak -30 LOS LOS NLOS NLOS
-35
Berdasarkan hasil pengukuran secara real di lapangan didapatkan pada kondisi LOS rentang level daya yang diterima oleh masingmasing titik Rx memiliki sebaran data yang tidak jauh berbeda dibandingkan dengan posisi pemancar (Tx) dari sudut yang berlainan berdasarkan step 0.75m sebanyak 14 sample Oleh karena itu analisa untuk Hall Gedung Baru Lantai 2 untuk kondisi LOS langsung ditunjukkan dengan nilai level daya yg lebih besar dari data pengukuran NLOS karena pada
Level Daya(dB)
-40
-45
-50
-55
-60
-65
4
0
2
4
6 Jarak (m)
8
10
12
Gambar 11 Perbandingan jarak level daya Tx1.2 Los dan Nlos
Grafik Pathloss titik pengukuran ke 4 LOS dan NLOS 90 NLOS LOS
85
Grafik Level Daya Fungsi Jarak -30
80
-35
Pathloss (dB)
LOS LOS NLOS NLOS
Level Daya(dB)
-40
70
65
-45
60
-50
55
-55
0
2
4
6 Jarak (m)
8
10
12
Gambar 14 Perbandingan Pathlos Tx1.1 Los dan Nlos
-60
-65
75
0
2
4
6 Jarak (m)
8
10
12 Grafik Pathloss titik pengukuran ke 4 LOS dan NLOS 90
Gambar 12 Perbandingan jarak level daya Tx2.1 LOS dan NLOS
NLOS LOS
85
Grafik Level Daya Fungsi Jarak -30 LOS LOS NLOS NLOS
80
Pathloss (dB)
-35
Level Daya(dB)
-40
75
70
65
-45
60
-50
55 -55
-60
0
2
4
6 Jarak (m)
8
10
0
2
4
6 Jarak (m)
8
10
12
Gambar 15 Perbandingan Pathlos Tx1.2 Los dan Nlos
12
Gambar 13 Perbandingan jarak level daya Tx2.2 LOS dan NLOS
Grafik Pathloss titik pengukuran ke 4 LOS dan NLOS 90
4.3
Pathloss Attenuation / Pathloss mengacu pada pelemahan sinyal selama ia berjalan melalui kabel. Ia kadang disebut sebagai roll off. Semua receiver radio didesain untuk beroperasi pada SNR (perbandingan antara daya signal dengan daya noise) yang telah ditentukan. Biaya yang harus dikeluarkan dalam mengembangkan wireless LAN ini lebih banyak pada interface radio yang sanggup menjamin SNR yang tinggi. Faktor-faktor yang mempengaruhi SNR adalah noise receiver yang merupakan fungsi dari temperatur ambient dan bandwidth dari sinyal yang diterima. Daya sinyal juga merupakan fungsi dari jPathloss merupakan rugi-rugi lintasan yang terjadi pada konunikasi wireless dan merupakan parameter yang berpengaruh dalam menentukan batas kritis dari cakupan wilayah atau kapasitas dari suatu sistem wireless.
NLOS LOS
85
Pathloss (dB)
80
75
70
65
60
55
0
2
4
6 Jarak (m)
8
10
Gambar 16 Perbandingan Pathlos Tx2.1 Los dan Nlos
5
12
parabola (polinomial order 2),jika regresinya linier, jelas f(x) = a + bx dan jika parabola kuadratik f(x) = a + bx + cx2 dan seterusnya. apabila y menyatakan nilai rata-rata pathlos data untuk regresi nonlinear y atas x yang akan ditinjau di sini, Korelasi Menyatakan hubungan antara dua atau lebih peubah sosiasi Bila dua peubah tidak berhubungan ; korelasinya 0, bila sempurna korelasinya 1 (kolinier)
Grafik Pathloss titik pengukuran ke 4 LOS dan NLOS 90 NLOS LOS
85
Pathloss (dB)
80
75
70
65
Grafik Pathloss Rata-Rata Pada LOS dan NLOS 60
130
55
125 0
2
4
6 Jarak (m)
8
10
NLOS LOS
12
120
Gambar 17 Perbandingan Pathlos Tx2.2 Los dan Nlos Sinyal dipancarkan oleh pemancar juga mungkin berjalan bersama banyak jalan dan berbeda ke penerima secara bersamaan, efek ini disebut multipath. Multipath gelombang menggabungkan di antena penerima, sehingga sinyal yang diterima yang sangat bervariasi, tergantung pada distribusi intensitas dan waktu relatif propagasi dari gelombang dan bandwidth dari sinyal yang ditransmisikan. Selanjutnya adalah Rata-Rata Sinyal Pathlos berdasarkan jarak untuk menganalisa besar rugi-rugi daya pada pengukuran LOS dan juga NLOS
Pathloss (dB)
115 110 105 100 95 90 85
0
2
4
6 Jarak (m)
8
10
12
Gambar 19 Regresi Rata-Rata Pathlos Los dan Nlos
4.5 Histogram Histogram berdasarkan Jumlah data Los dan Nlos
Grafik Pathloss Rata-Rata Pada LOS dan NLOS 130 NLOS LOS
125
Grafik Histogram Los Dan NLos 120
12
10 110 105
8
Jumlah Data
Pathloss (dB)
115
100 95 90 85
6
4 0
2
4
6 Jarak (m)
8
10
12
2
Gambar 18 Rata-Rata Pathlos Los dan Nlos 0 -55
4.4
-50
-45 Nilai Level daya
Regresi
Gambar 20 Histogram Jumlah Data Los dan juga Nlos
Analisis regresi berguna untuk mengetahui pengaruh antara variable bebas (yang juga dikenal dengan prediktor) yang disimbolkan dengan X dan variable terikat (yang juga dikenal dengan kriterium) yang disimbolkan dengan Y. dan dari sebuah sampel acak dapat ditaksir oleh a, b dan c. Hasil taksiran model regresi non linier untuk model parabola regresi pada analisis regresi, kurve atau fungsi yang dibuat digunakan untuk juga tiga buah titik dapat dihubungkan oleh fungsi
4.6
Wall Efect Factor
Wall effect factor adalah nilai redaman yang diakibatkan oleh dinding, karena WEF adalah redaman yang diakibatkan oleh tembok berdasarkan ketebalan serta bahan bangunan dari termbok tersebut, pada perhitungan rumus Wall effect factor
6
-40
[4] C.Chuah, J.M Kahn,”Capacity of Multiantenna Array systems in Indoor Wireless Environment”, Sydney,1998. [5] A.M.Saleh, A Rustako,”Distributed Antenna for Indoor Radio Communication ”,1987. [6] Invers matrik dan eliminasi gaus Penulis: SupriyantosStafLab.Komputer,Departe enFisika,UniversitasIndonesia [7] www.wikipedia.org
didapatkan nilai 5.547 dB, nilai perhitungan tersebut berdasarkan ketebalan tembok dan bahan bangunan, Pada paper John C.Stein Harris Semiconductor menunjukkan tabel Signal Attenuation berdasarkan redaman yang diakibatkan oleh bahan bangunan dinding V. KESIMPULAN Berdasarkan hasil pengukuran, pengolahan data, dan analisa data pada proyek akhir ini maka dapat disimpulkan beberapa hal yaitu :. 1. Kinerja antena wi-fi yang terbaik di Hall Gedung Baru lantai 2 (Tx2 terletak di dsebelah ruang B205), 2. Berdasarkan hasil pengukuran LOS (Line Of Sight) secara real di lapangan didapatkan rentang level daya yang diterima oleh masing-masing titik Rx memiliki sebaran data berbeda dengan NLOS, karena pada LOS tidak ada penghalang apapun pada setiap pengambilan data pengukuran dengan memposisikan letak AP pemancar (TP link) dgn tinggi tertentu agar data yg didapatkan benar-benar tanpa penghalang. Oleh karena itu analisa untuk Hall Gedung Baru Lantai 2 untuk kondisi LOS langsung ditunjukkan dengan nilai level daya yg lebih besar dari data pengukuran NLOS 3. Berdasarkan hasil pengukuran secara real di lapangan didapatkan pada kondisi NLOS rentang level daya yang diterima oleh masing-masing titik Rx memiliki sebaran data berbeda dengan LOS, karena pada NLOS terdapat penghalang pada setiap pengambilan data pengukuran dengan menghitung dan membandingkan wall penetration, redaman yang diakibatkan oleh dinding jika secara teori baik aspek bahan bangunan dan ketebalan dinding tersebut. Oleh karena itu analisa untuk Hall Gedung Baru Lantai 2 untuk kondisi NLOS langsung ditunjukkan dengan nilai level daya yg kebih kecil. VI. DAFTAR PUSTAKA [1] Y. Wang X. Jia C. Rizos Differential algorithms for indoor wireless positioning system (DWPS) [2] Greg Durgin, Student Member, IEEE, Theodore S. Rappaport, Fellow, IEEE, and Hao Xu, Student Member, IEEE, “Measurment and model for pathloss and penetration loss in and arround homes and Trees at 5.85Ghz. [3] David Parsons, “The Mobile Radio Propagation Channel”.
7
