ANALISIS RUGI-RUGI LINTASAN GELOMBANG RADIO DARI LUAR KE DALAM GEDUNG ANTARA PADA SISTEM GSM1800 DAN 3G

TUGAS AKHIR

ANALISIS RUGI-RUGI LINTASAN GELOMBANG RADIO DARI LUAR KE DALAM GEDUNG ANTARA PADA SISTEM GSM1800 DAN 3G

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub Jurusan Teknik Telekomunikasi

Oleh Panangian Mahadi Sihombing NIM : 120422040

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Pada saat ini, pengguna jaringan komunikasi seluler berkembang sangat pesat khususnya di daerah perkotaan. Pada pusat kota juga terjadi peningkatan jumlah pengguna komunikasi jaringan seluler di dalam bangunan. Oleh karena itu, untuk menjaga kualitas layanan komunikasi seluler maka diperlukan cakupan level daya dari luar hingga ke dalam bangunan menggunakan pemancar dari luar bangunan. Rugi-rugi lintasan propagasi gelombang radio merupakan salah satu parameter yang berpengaruh dalam menentukan posisi pemancar baru yang akan di rancang. Untuk memprediksi besar rugi-rugi lintasan propagasi gelombang radio yang terjadi diantara pemancar dan penerima digunakan model propagasi tertentu. Pada penelitian ini telah dilakukan perbandingan beberapa model propagasi untuk memprediksi rugi-rugi lintasan yang terjadi dari luar ke dalam bangunan agar diketahui model propagasi yang paling akurat terhadap hasil pengukuran. Model-model propagasi yang digunakan pada penelitian ini, yaitu model Paulsen, kombinasi model COST231 Walfisch –Ikegami (WI) dengan model COST231 Multi Wall (MW) serta kombinasi model COST231 Walfisch – Ikegami (WI) dengan model ITU-R Setelah dilakukan perhitungan dan pengukuran maka diperoleh hasil bahwa kombinasi model COST231 WI dengan model COST231 MW paling akurat dibandingkan dengan model Paulsen dan kombinasi model COST231 WI dengan model ITU-R. Kombinasi model COST231 WI dengan model COST231 MW memiliki rata-rata kesalahan (mean error) paling kecil yaitu sebesar -1,92 dB untuk sistem GSM1800 dan -0,75 dB untuk sistem 3G serta standar deviasi sebesar 9,69 dB untuk sistem GSM1800 dan 3G yang mana telah memenuhi standar ITU sebagai kelayakan model propagasi yaitu tidak lebih dari 10 dB.

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas berkat dan rahmatNya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Adapun tugas akhir ini berjudul

ANALISIS RUGI-RUGI LINTASAN GELOMBANG RADIO DARI LUAR KE DALAM GEDUMG ANTARA (ACE HARDWARE) PADA SISTEM GSM1800 DAN 3G

Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar kesarjanaan pada Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah banyak membantu penyelasaian tugas akhir ini terutama kepada : 1. Mamak yang selalu mendoakan dengan ikhlas, memberikan motivasi dan perhatiannya sehingga penulis dapat menyelasaikan tugas akhir ini 2. Bapak DR. Maksum Pinem, ST. MT selaku dosen pembimbing tugas akhir dan sekaligus dosen wali penulis di semester 1-4, yang selalu dengan ikhlas dan penuh kesabaran memberikan bimbingan pengarahan, masukaan dan semangat dalam penulisan tugas akhir ini semoga Allah SWT memudahkan urusan beliau di dunia dan akhirat, Amin. 3. Bapak Yulianta, ST. MT selaku dosen wali selama penulis mengikuti kuliah. 4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 5. Bapak Rahmad Fauzi, ST. MT sebagai Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 6. Seluruh staf pengajar di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 7. Seluruh karyawan di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Univertsitas Sumatera Utara.

Universitas Sumatera Utara

8. Kak Erni sebagai kakak kandung penulis yang selalu memperhatikan perkembangan tugas akhir ini dan memberikan dorongan materil maupun moril hingga selesai dan dek vista sebagai adek kandung penulis sebagai orang yang sering dicagil saat penulis sedang penat 9. Kak nining, ummu, nesia, reza, Debor, wak lek, cakra, uyak, bg ijal, barka, muek, berto dan teman-teman seperjuangan angkatan 2012 yang selalu memberikan semangat dan berbagi kenangan indah yang tak terlupakan. 10. Winni, ijal, deni, devi, cuy dan temen-temen adek kelas angkatan 2013 yang tak dapat disebutkan satu persatu semoga kalian cepet lulus.

Medan, 26 Juni 2015 Penulis

Panangian Mahadi Sihombing

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ...................................................................................i ABSTRAK .............................................................................................................ii KATA PENGANTAR ......................................................................................... iii DAFTAR ISI ..........................................................................................................v DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ix DAFTAR TABEL ................................................................................................xi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ........................................................................................1 1.2 Rumusan Masalah ...................................................................................2 1.3 Tujuan Penelitian ....................................................................................2 1.4 Batasan Masalah ......................................................................................2 1.5 Metodologi Penelitian .............................................................................3 1.6 Sistematika Penulisan ..............................................................................4 BAB II STUDI PUSTAKA 2.1 Mekanisme Propagasi ………………………………………………….6 2.2 Rugi-Rugi Lintasan (Path Loss) ……………………………………….8 2.3 Model Propagasi Gelombang Radio dari Luar ke Dalam Bangunan …. 9 2.4 Model Propagasi Luar Bangunan …………………………………….15 2.5 Model Propagasi Dalam Bangunan ……………………………….…..21 2.5.1 Model Propagasi COST231 Multi Wall ………………………...…22 2.5.2 Model Propagasi ITU-R …………………………………………...25

Universitas Sumatera Utara

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Umum ………….……………………………………………………...29 3.2 Tempat Penelitian …...………………………………………………...29 3.2.1 Dalam Bangunan ……………………………..……………………29 3.2.2 Luar Bangunan ………………………………..………...……...….34 3.3 Parameter Perhitungan Rugi-Rugi Lintasan ……………………….….36 3.3.1 Parameter Dasar …………………………………………………...36 3.3.2 Sudut Orientasi Jalan ……………………….……………….….….37 3.3.3 Spesifikasi Antena Pemancar ………………….………………….38 3.3.4 Spesifikasi Antena Penerima ………………….………………..….38 3.4 Model Propagasi Radio ………………………………………….....….38 3.4.1 Model Paulsen ……………………………………………………..38 3.4.2 Model COST231 Walfish-Ikegami (WI) ………………………….39 3.4.3 Model COST231 Multi Wall (MW) ……………………………….39 3.4.4 Model ITU-R ………………………………………………………40 3.5 Substitusi Model COST231 WI ke Dalam Model Paulsen …………...40 3.6 Metode Perolehan Rumus Kombinasi Rugi-Rugi Lintasan dari Luar ke Dalam Bangunan ……………………………………………………. 41 3.6.1 Metode Perolehan Rumus Kombinasi COST231 WI dengan COST231 MW …………………………………………………….42 3.6.2 Metode Perolehan Rumus Kombinasi COST231 WI dengan ITU-R …………………...………………………………………………...45 3.7 Langkah-Langkah Perhitungan Rugi-Rugi Lintasan ………………….48 3.7.1 Model Paulsen ….………………………………………………….48

Universitas Sumatera Utara

3.7.2 Model Kombinasi COST231 WI dengan COST 231 MW ...……...50 3.7.3 Model Kombinasi COST231 WI dengan ITU-R .…………………51 3.8 Langkah-Langkah Menganalisis Model Propagasi ………………..….52 3.9 Data Pengukuran ………………………………………………….…..52 3.10 Langkah-Langkah Menentukan Model Propagasi …………...…...….54 3.10.1 Mean Error (Rata-Rata Kesalahan Ramalan) …………...………54 3.10.2 Standar Deviasi ………………………………………………….54 BAB IV HASIL PEMBAHASAN 4.1 Perhitungan Rugi-Rugi Lintasan dan RSL ……..…………………..…55 4.1.1 Sektor A pada Sistem GSM1800………………….…………….…55 A. Model Paulsen ……………………………………………………....55 B. Model kombinasi COST231 WI dengan COST231 MW ……..……60 C. Model kombinasi COST231 WI dengan ITU-R ………………....…63 D. Data Pengukuran …………………………………………...……….66 4.1.2 Sektor A pada Sistem 3G……….………………………..……..….69 4.1.3 Sektor B pada Sistem GSM1800……….…………….……....…….70 4.1.4 Sektor B pada Sistem 3G.……………….……………….……...…72 4.1.5 Sektor C pada Sistem GSM1800…………….……….…….....……73 4.1.6 Sektor C pada Sistem 3G……….…………….………………...….74 4.1.7 Sektor D pada Sistem GSM1800……………….…….……..…..…75 4.1.8 Sektor D pada Sistem 3G……….…………….………………...….76 4.1.9 Sektor E pada Sistem GSM1800………………..….……..…....…77 4.1.10 Sektor E pada Sistem 3G……….……………….……………..….78 4.2 Analisis Rugi-Rugi Lintasan Akibat Perubahan Frekuensi …………...79

Universitas Sumatera Utara

4.3 Model Propagasi yang Layak dan Cocok Digunakan …………....……81 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ……………………………………………………………86 5.2 Saran ………………………………………………………………..…87 DAFTAR PUSTAKA............................................................................................xii LAMPIRAN 1 Skematik Tiga Dimensi Gedung Antara ………………….……xiv LAMPIRAN 2 Hasil Pengukuran RSL Dalam Gedung Antara …..…………….xv LAMPIRAN 3 Hasil Perhitungan Rugi-Rugi Lintasan dan Regresi ………..…..xx LAMPIRAN 4 Arah Lintasan Propagasi Gelombang Radio …………...……xxviii LAMPIRAN 5 Program Matlab ………………………………………..….….xxxii

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Gelombang Pantul dan Gelombang Bias ……………………..….…7 Gambar 2.2 Ilustrasi Propagasi Gelombang Radio Model K ̈ rner ….…………11 Gambar 2.3 Ilustrasi Sinyal Datang Gelombang Radio …………….….………13 Gambar 2.4 Ilustrasi Deviasi Secara Horizontal Terhadap Bidang Datar…...….13 Gambar 2.5 Ilustrasi Model COST231 WI pada Daerah Urban ….…….………17 Gambar 2.6 Geometri Model COST231 WI ………………………….....….….17 Gambar 2.7 Sudut Orientasi Jalan φ ……………………………………………19 Gambar 3.1 Diagram Alir Metode Penelitian ………………………………..…30 Gambar 3.2 Skematik Gedung Antara ………………………………………….31 Gambar 3.3 Posisi BTS TVRI dan Gedung Antara ……………………….……34 Gambar 3.4 (a) Deteksi Pemancar Aplikasi G-Nettrack dan (b) OpenSignal .....35 Gambar 3.5 Parameter Dasar Perhitungan Rugi-Rugi Lintasan …………….….36 Gambar 3.6 Ilustrasi Sudut Orientasi Jalan ………………..………………...…37 Gambar 3.7 Diagram Alir Perolehan Rumus Model Kombinasi COST231 WI dengan COST231 MW ……………………………………...…….42 Gambar 3.8 Diagram Alir Perolehan Rumus Model Kombinasi COST231 WI dengan ITU-R …………………………...………………………...46 Gambar 3.9 Diagram Alir Perhitungan Rugi-Rugi Lintasan Menggunakan Model Paulsen …………………………...…………….………………….49 Gambar 3.10 Diagram Alir Perhitungan Rugi-Rugi Lintasan Menggunakan Model Kombinasi COST231 WI dengan COST231 MW .………..50

Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.11 Diagram Alir Perhitungan Rugi-Rugi Lintasan Menggunakan Model Kombinasi COST231 WI dengan ITU-R ……….…..……..51 Gambar 3.12 Tampilan Status Jaringan …..………………………………….…52 Gambar 4.1 Grafik Rugi-Rugi Lintasan Sektor A Terhadap Fungsi Jarak pada Sistem GSM1800 dengan Ketinggian Antena Penerima 2 m ……..68 Gambar 4.2 Grafik Rugi-Rugi Lintasan Sektor A Terhadap Fungsi Jarak pada Sistem 3G dengan Ketinggian Antena Penerima 2 m ……………..69 Gambar 4.3 Grafik Rugi-Rugi Lintasan Sektor B Terhadap Fungsi Jarak pada Sistem GSM1800 dengan Ketinggian Antena Penerima 2 m ……..70 Gambar 4.4 Grafik Rugi-Rugi Lintasan Sektor B Terhadap Fungsi Jarak pada Sistem 3G dengan Ketinggian Antena Penerima 2 m ……………..72 Gambar 4.5 Grafik Rugi-Rugi Lintasan Sektor C Terhadap Fungsi Jarak pada Sistem GSM1800 dengan Ketinggian Antena Penerima 5 m ……..73 Gambar 4.6 Grafik Rugi-Rugi Lintasan Sektor C Terhadap Fungsi Jarak pada Sistem 3G dengan Ketinggian Antena Penerima 5 m ……………..74 Gambar 4.7 Grafik Rugi-Rugi Lintasan Sektor D Terhadap Fungsi Jarak pada Sistem GSM1800 dengan Ketinggian Antena Penerima 5 m ……..75 Gambar 4.8 Grafik Rugi-Rugi Lintasan Sektor D Terhadap Fungsi Jarak pada Sistem 3G dengan Ketinggian Antena Penerima 5 m ……………..76 Gambar 4.9 Grafik Rugi-Rugi Lintasan Sektor E Terhadap Fungsi Jarak pada Sistem GSM1800 dengan Ketinggian Antena Penerima 5 m ……..77 Gambar 4.10 Grafik Rugi-Rugi Lintasan Sektor E Terhadap Fungsi Jarak pada Sistem 3G dengan Ketinggian Antena Penerima 5 m ……………..78

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Pelemahan Daya Sinyal Terhadap Jenis Material Sekat ……………..14 Tabel 2.2 Pembagian Jenis Dinding pada Model COST 231 MW ………….…..23 Tabel 2.3 Nilai Variabel-Variabel pada Model COST 231 MW …………...…..24 Tabel 2.4 Penjelasan Kategori Lingkungan Dalam Bangunan ………………….25 Tabel 2.5 Koefisien Power Loss, N ………………………………………...…...27 Tabel 2.6 Faktor Rugi-Rugi Penyerapan Daya Terhadap Lantai, Lf (dB) ……... 27 Tabel 2.7 Standar Deviasi Fading Shadow ……………………………………..28 Tabel 3.1 Hubungan Peningkatan Jarak Penerima Terhadap Jumlah Sekat ....…32 Tabel 3.2 Spesifikasi Gedung Antara ………………………………………...…33 Tabel 3.3 Spesifikasi Daerah Penelitian……………...……………………….…36 Tabel 3.4 Parameter Dasar Model Rugi-Rugi Lintasan Gelombang Radio …….37 Tabel 3.5 Spesifikasi Antena Pemancar BTS TVRI ……………………………38 Tabel 3.6 Spesifikasi Antena Penerima ………………………...…………….…38 Tabel 4.1 Regresi Rugi-Rugi Lintasan Sektor A pada Sistem GSM1800 ………67 Tabel 4.2 Jumlah Selisih Rugi-Rugi Lintasan Sistem 3G dengan Sistem GSM1800 …...………………………………………………….….79 Tabel 4.3 Mean Error Model Propagasi ……………………………...………....83 Tabel 4.4 Standar Deviasi Model Propagasi ………………………………....…83

Universitas Sumatera Utara