BAB II STUDI PUSTAKA
2.1. Jenis-jenis Frekuensi Radio Pada awal 1900-an seorang sarjana Jerman bernama Hertz menemukan gelombang- gelombang radio untuk digunakan sebagai gelombang pembawa informasi yang dapat mengangkut sinyal-sinyal informasi dari satu tempat ke tempat yang lain. Kemudian dalam perkembangannya lebih lanjut, orang menyepakati untuk membagi spektrum frekuensi radio dengan mengelompokkan gelombang tesebut ke dalam beberapa jalur tingkat dengan nama-nama yang secara garis besarnya adalah sebagai berikut: a. Frekuensi yang berada antara 10 sampai 30 kiloHertz, disebut frekuensi sangat rendah (VLF = Very Low Frequency); b. Frekuensi antara 30 sampai 300 kiloHertz disebut frekuensi rendah (LF = Low Frequency); c. Frekuensi yang terletak pada spektrum 300 sampai 3000 kiloHertz disebut frekuensi tengah (MF = Middle Frequency); d. Frekuensi yang terletak pada spektrum 3 MHz sampai 30 MHz disebut frekuensi tinggi (HF = High Frequency); e. Frekuensi yang terletak pada spektrum 30 sampai 300 MHz disebut frekuensi sangat tinggi (VHF = Very High Frequency). f. Frekuensi yang terletak pada spectrum 300 MHz sampai 3000 MHz ( 3GigaHertz ),
5
6
disebut frekueni ultra tinggi (UHF = Ultra High Frequency); g. Frekuensi yang berada pada kisaran 3 sampai 30 GHz disebut frekuensi super tinggi (SHF = Super High Frequency); h. Frekuensi yang besarnya lebih dari 30 GHz disebut frekuensi luar biasa tinggi (EHF = Extremely High Frequency).
Gambar 2.1. Jenis-jenis Frekuensi Radio Jenis frekuensi e, f, g, dan h memiliki kemampuan saluran informasi yang besar, tetapi jarak tempuh masing-masing
jalur
yang
terbatas
(pendek).
Dengan
sendirinya
frekuensi mempunyai sifat rambat (propagasi) yang
berlainan, serta jarak tempuh yang berbeda. Demikian pula ditinjau dari segi perambatannya, sering mendapat gangguan listrik. Oleh sebab itu menentukan jenis frekuensi mana yang akan
7
digunakan sebelumnya haruslah dilakukan penyelidikan, terutama ditinjau dari segi kepekaan terhadap pengaruh kondisi udara, kekuatan pancar sinar matahari dan sebagainya. Jadi, gelombang yang terbaik untuk dipakai dalam media transmisi dalam teknologi telekomunikasi adalah gelombang yang dengan daya sekecilkecilnya dapat mengadakan komunikasi yang sebaik-baiknya. Bila kita amati dari segi jarak tempuhnya, semua sistem frekuensi di atas mempunyai jarak tempuh berbeda satu sama lain, misalnya jenis frekuensi HF dapat menempuh jarak yang jauh. Tetapi frekuensi VHF, UHF, dan SHF jarak tempuhnya terbatas sekali. Demikian pula bila dilihat dari segi jumlah percakapan (informasi) yang dapat dikirimkan, frekuensi HF kemampuan salurnya kecil
sekali. Sebaliknya
frekuansi
VHF,
UHF,
dan
SHF
memiliki
kemampuan salur relatif besar dibandingkan dengan frekuensi pertama tadi. Karena mempunyai ban frekuensi yang lebih lebar.
2.2. Perambatan Gelombang Mikro Gelombang mikro yang menggunakan frekuensi SHF (Super High Frequency) ternyata
mendekati
kedua
itu (gelombang mikro dan cahaya) mempunyai banyak
gelombang
frekuensi
persamaan sifat dan karakter. Tentang sifat
gelombang
cahaya,
gelombang
sehingga
cahaya
dapat
dipelajari dalam ilmu optika (ilmu yang mempelajari cahaya). Karena keduanya mempunyai perilaku yang sama, semua dalil dan ketentuan yang berlaku pada cahaya berlaku pula pada propagasi atau perambatan gelombang mikro. Yang peling penting adalah sifat refleksi, refraksi, dan difraksinya.
8
Gambar 2.2. Propagasi atau Perambatan Gelombang Mikro Gelombang mikro dapat dipantulkan (reflected) dari permukaan yang licin untuk dipusatkan oleh sebuah reflektor atau sebuah lensa. Ketika gelombang lewat dari suatu media ke media yang lain (seumpama dari udara kering ke udara lembab), arahnya dibengkokkan atau dibiaskan seperti juga dengan gelombang cahaya yang dibiaskan oleh sebuah lensa atau prisma. Gelombang mikro dimaksud cenderung membengkok, sekitar rintangan (obstacle) yang kuat dalam lintasannya. Proses ini disebut difraksi. Kadang-kadang gelombang mikro juga dihamburkan oleh partikelpartikel yang terdapat di udara seperti butiran-butiran hujan atau salju. Masing-masing sifat ini dapat menyebabkan
terjadinya
perubahan pada
kekuatan sinyal yang diterima di antena penerima. Oleh karena itu, sifat ini turut diperhitungkan dalam sistem gelombang mikro yang digunakan sebagai salah satu alat penyalur informasi.
2.3. Sistem Gelombang Mikro Gelombang mikro (microwave) dapat diartikan sebagai suatu sistem pelaksanaan hubungan (komunikasi) radio dengan menggunakan gelombanggelombang pendek (micro). Memang, gelombang mikro ini mempunyai panjang gelombang yang lebih pendek dibandingkan dengan sistem radio komunikasi
9
biasa (hanya beberapa sentimeter). Karena itu, sistem ini memiliki frekuensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan yang dipakai oleh radio biasa (HF) tadi. Seperti diketahui bahwa semakin tinggi frekuensi yang digunakan dalam suatu
komunikasi
semakin
pendek
panjang
gelombangnya,
karena
panjang gelombang suatu frekuensi berbanding terbalik dengan frekuensinya sendiri. Jika dilihat dari sifat perambatan gelombangnya, gelombang mikro hampir mendekati sifat gelombang cahaya (sinar). Justru sebab itulah komunikasi radio semacam ini sering pula disebut sebagai sistem kommunikasi radio sinar. Maka, komunikasi radio yang menggunakan frekuensi yang lebih rendah, misalnya antara 30 sampai 300 MHz, dengan panjang gelombang antara 1 sampai 10 meter sudah dinamakan sebagai hubungan radio sinar. Berhubung sifatnya yang hampir bersamaan dengan sifat gelombang sinar,pemantulan (refleksi). Bila ada suatu benda seperti bangunan tinggi, gedung tinggi dan lain sebagainya, yang menghalangi jalannya perambatan gelombang ini, akan terjadi pemantulan gelombang. Proses kedua adalah pembiasan (refraksi), seperti juga terjadi pembelokan
(difraksi)
atau
pada
interferensi
cahaya.
Ada lagi sifat
(saling mengganggu) dan
sebagainya. Dari berbagai sifat yang dimiliki gelombang mikro seperti disebut di atas serta melengkungnya permukaan bumi kita, jarak tempuh yang dapat dicapainya terbatas sekali. Dengan kata lain, jarak antara pemancar dan pemerimanya tidak terlalu jauh, diperkirakan sekitar 70 km saja. Oleh sebab itu, bila kita mengadakan hubungan radio antara dua tempat yang letaknya
10
berjauhan melalui sistem gelombang mikro ini, perlu didirikan sejumlah stasiun repeater (pengulang) di antara tempat-tempat yang akan dibangun atau dilewati itu.
Gambar 2.3. Jalur Gelombang Mikro dengan Repeater Karena stasiun-stasiun repeater menerima
yang
didirikan
itu
berfungsi
dan meneruskan sinyal-sinyal gelombang mikro dari stasiun ke
stasiun berikutnya, perlu dipilih tempat (site) yang cocok untuk sistem dimaksud, agar dapat memenuhi syarat, baik teknis maupun ekonomis. Dari segi teknis terutama diperlukan agar: a.
Antar stasiun satu dengan stasiun yang lain tidak ada penghalang (obstacles). Oleh sebab itu, repeater itu didirikan di tempat-tempat yang tinggi. Bila tidak ada tempat demikian,
dipakai
menara
(tower)
antena yang tinggi, sehingga kedua antena masing-masing repeater seolah-olah bisa saling melihat (line of sight); b.
Biasa jalur yang dibangun tidak merupakan garis lurus, tapi zig-zag
untuk menghindari penghalang tadi, dan juga mencegah
terjadinya saling interferensi (gangguan) antara stasiun, atau antara frekuensi yang digunakan. Pengaturan ini dimaksudkan agar pancaran dari satu stasiun dapat sampai ke stasiun berikutnya tanpa mengalami
11
ganggunan; c. Stasiun-stasiun tersebut diusahakan tidak melewati rawa-rawa (berair), agar gangguan gelombang pantul dari permukaan berrawa dapat dihindari; d. Stasiun repeater yang satu dengan yang lainnya, dibangun ditempat yang tidak sama tingginya, sehingga gelombang mikro tidak banyak dibelokkan oleh adanya perubahan lapisan udara yang disebabkan perubahan cuaca. Sedangkan syarat ekonomis yang perlu diperhatikan bagi suatu stasiun repeater adalah: a.
Letaknya harus sedemikian rupa agar aman dari gangguan atau kejadian yan tidak diingini, misalnya tidak dekat gunung berapi, terhindar dari kemungkinan longsor, kebakaran hutan atau sumber gas yang berbahaya;
b.
Sedapat mungkin didirikan dekat jalan umum, sehingga mudah dicapai. Sedapat mungkin didirikan dekat jalan umum, sehingga mudah dicapai. Seddapat mungkin juga dekat perkampungan, dekat sumber air
bersih
memudahkan
dan
lain
sebagainya. Hal
pengawasan,
dan
para
ini dimaksudkan petugas
tidak
agar
menemui
kesulitan dalam memenuhi keperluannya. Karena gelombang mikro memiliki sifat sinar, gelombang ini pun dapat diarahkan pancarannya sekehendak kita, seperti sinar lampu. Untuk mengarahkan ini digunakan antena terarah. Jenis antena yang biasa dipakai, adalah bentuk parabola, yang mempunyai diameter rata-rata 3,2
12
meter, malah ada yang sampai 4 meter, bergantung pada jarak dan keadaan dan lokasinya, sebab semakin besar diameternya, pancarannya semakin runcing dan kuat. Oleh karena itu pancarannya diarahkan, tidak banyak gelombang yang memancar kearah yang tidak dikehendaki, sehingga daya pancar cukup kecil saja, tidak lebih dari 3Watt sampat 4,5 Watt. Coba bandingkan dengan pesawat pemancar radio biasa (HF) yang biasa bekerja pada daya pancar beratus watt bahkan berpuluh ribu kilowatt. Satu keuntungan paling menonjol dari sistem gelombang mikro ini adalah kemampuan yang besar dalam menyalurkan informasi. Karena lebar dan frekuensinya yang dapat dipancarkan 3-30 GHz, dalam melaksanakan komunikasi radio, system ini sanggup menyalurkan sinyal 2700 percakapan telepon sekaligus, tanpa saling mengganggu.Suatu kemampuan yang luar biasa yang dimiliki sistem ini dibandingkan dengan pemakaian sistem komunikasi radio biasa yang hanya dapat menyalurkan beberapa percakapan saja. Penambahan peralatan pun relatif lebih mudah dilakukan, karena sistem ini dapat diperluas sampai 2 atau 3 kali lipat, supaya dapat pula digunakan untuk menyalurkan program televisi, baik hitam putih maupun berwarna. Dengan
demikian
dapat
pula menyalurkan sinyal-sinyal telegrap, teleks,
faksimile dan data komputer.Di
negara-negara
yang
sudah
maju
telah
digunakan lebih dari dua seri (gugus – bearer) sistem gelombang mikro ini. Bila bearer pertama (main beare) beroperasi, yang lain berperan sebagai cadangan (standby
bearer).
Gugus
cadangan
ini
sewaktu-waktu dapat
13
menyalurkan program-program televisi bila dikehendaki. Untuk mengetahui adanya gangguan atau kerusakan, sistem gelombang mikro ini benar-benar andal, karena pesawat tersebut deilenggkapi dengan sistem alarm dan lampu yang amat efektif. Dengan demikian, pengawasan dapat dilakukan dari jarak jauh (remote control). Bila ada alarm berbunyi atau lampu menyala, dapat diketahui repeater mana atau bagian mana dari perangkat yang mengalami
ganggguan
(trouble). Dengan sistem alarm dan lampu yang demikian memungkinkan suatu stasiun repeater dapat diawasi dari jauh, walaupun lokasinya terpencil dari pusat keramaian, dan dapat bekerja tanpa dijaga oleh petugas (un-attended). Pengontrolan hanya dilakukan dari stasiun terminal (supervisory station). Namun demikian, dipandang dari segi keamanan gedung, dan masih kurang tersedianya sumber daya listrik dilokasi-lokasi stasiun, penjagaan suatu repeater masih diperlukan. Apalagi bila kita
ingat
tingkat
kesadaran
sebagian
masyarakat kita belum bisa memadai untuk dapat memahami untuk apa pembangunan repeater itu ditempat-tempat terpencil itu. Penjagaan gedung, pagar, serta perangkat lainnya masih perlu dilindungi dan dari ancaman bahaya perusakan dan pencurian. Kiranya, kesadaran untuk memelihara apa yang telah dibangun seperti ini, harus ditingkatkan, sehingga masyarakat dapat lebih memahami betapa peran sarana stasiun gelombang mikro itu dalam mempercepat informasi.
14
2.3.1. Peristiwa Refraksi Pembiasan (refraction) terjadi karena gelombang radio menjalar dengan kecepatan berbeda pada media yang berlainan. Dalam kehidupan kita sehari-hari dapat dilihat bila sebuah tongkat dicelupkan ke dalam air, bagian yang berbeda di dalam air, tampaknya seolah-olah membengkok, dibandingkan dengan bagian yang berada di luar air (udara). Di sini tongkat tersebut, berada dalam dua media yang berbeda, yaitu air dan udara. Peristiwa pembengkokan ini disebut refraksi (pembiasan).
Gambar 2.4. Pembiasan pada batas antara dua media yang berlainan
Di udara bebas (vakum) kecepatan gelombang elektromagnetik rata-rata sebesar 300.000 km/detik. Dalam media jenis lain. Bagaimana juga gelombang tersebut menjalar lebih lambat. Seperti terlihat pada gambar 2.4 diatas, hal mana gelombang lewat dari udara yang padat ke udara yang lebih renggang, sehingga terlihat arahnya berubah. Kalau bagian gelombang yang lebih atas memasuki udara yang lebih renggang, gelombang ini mulai mengalir lebih cepat daripada bagian lapisan yang lebih bawah, meskipun gelombang itu masih berada pada lapisan udara yang padat. Terlihat bahwa lintasan gelombang seolah-oleh dibengkokkan atau dibiaskan. Bila pembiasan gelombang radio itu dianggap
15
melalui atmosfer yang normal, permukaan bumi dianggap padat, dan pada ketinggian yang lebih tinggi semakin titip (renggang). Perubahan kepadatan lapisan udara di atas bumi menyebabkan gelombang
radio dekat permukaan bumi menjalar lebih pelan daripada
dipermukaan yang lebih atas. Akibat perbedaan kecepatan ini adalah terjadi pembengkokan arah perjalanan gelombang. Hal ini menyebabkan pula gelombang cenderung mengikuti lengkungan permukaan bumi itu sendiri. Dalam keadaan luar biasa, atmosfer berlapis-lapis, dengan batas antara lapisannya mempunyai kerapatan (density) yang berlainan pula. Hal seperti itu menyebabkan lintasan gelombang radio berbengkok di lapisan pertama, dan kemudian naik, sehingga gelombang seakan-akan masuk kedalam suatu bagian udara yang lebih padat. Seolah-olah gelombang itu dituntun sepanjang lapisan udara,
seperti
halnya
perjalanan
gelombang
mikro
dalam bumbung
gelombang (wave guide). Lapisan udara padat menyebabkan gelombang radio berperilaku seperti di atas disebut sebagai duct (celah, selokan).
Gambar 2.5. Perambatan Gelombang di udara
16
Selokan-selokan tersebut dibentuk oleh lapisan-lapisan atmosfer bumi.
Duct
ini cenderung
menyebabkan
gelombang
radio
menjalar
mengikuti lengkungan permukaan bumi. Adanya selokan seperti itu dapat saja menambah atau mengurangi sinyal yang diterima. Hal ini bergantung pada apakah duct itu menuntun gelombang ke arah atau menjauhkannya dari antena penerima yang akan ditujunya. Namun, demikian selokan udara tersebut lebih sering terjadi dekat di atas tempat yang berair banyak, atau pada daearah yang temperaturnya sering berubah-ubah. Duct yang bersangkutan dapat pula menyebabkan timbulnya fading yang berpengaruh besar untuk menentun gelombang radio dengan
baik
di
luar
jalur
line
of
sight,
sehingga
dapat
dirasakan oleh stasiun-stasiun repeater yang jauh. Jenis interferensi ini dapat dicegah dengan mengubah frekuensi pancar pada repeater dan menempatkan stasiun repeater itu sepanjang jalur yang zig zag (berbelok-belok). Contoh duct yang biasa terjadi dapat dilihat pada bagian Gambar 2.5 di atas.
2.3.2. Sifat Refleksi Gelombang radio yang sangat pendek, berarti frekuensinya tinggi. Biasanya difokuskan oleh sebuah reflektor yang terbuat dari logam berbentuk mangkok atau parabola. Dengan demikian, reflektor itu mengumpulkan semua energi ke dalam suatu sorotan sempit yang dapat diarahkan seperti layaknya sorotan cahaya dari sebuah lampu mobil. Pemutusan energi oleh reflektor ini akan memberikan dorongan jangkauan yang lebih jauh,
17
sehingga daya pancar yang diperlukan jauh lebih sedikit, dibandingkan dengan antena yang tidak terarah atau yang bukan reflektor tadi. Dengan demikian, kemampuan memantulkan gelombang mikro amat diperlukan agar dapat terpusat seperti suatu sorotan. Pemantulan seperti ini juga merupakan sumber pertama dari perubahan sinyal yang diterima, yang terjadi pada saat gelombang radio itu mengenai permukaan air atau permukaan benda lainnya. Dalam keaadaan ini, pancaran gelombang yang diterima di antena pemerima terdiri atau dua macam perambatan gelombang, yaitu berupa gelombang langsung (direct wave) dari antena pemancar dan gelombang pantul (reflected wave). Jika kedua gelombang itu mungkin saja terlambat satu sama lain, sehingga sedikit banyak akan mengurangi kekuatan sinyal yang diterima. Bergantung
pada
panjangnya
lintasan
gelombang
yang
dipantulkan terhadap lintasan gelombang langsung, yang pertama mungkin sampai pada antena penerima, sefase, berlainan fase atau sebagian saja yang berbeda fase dengan gelombang langsung tadi. Walaupn keadaan permukaan pemantul amat licin, kedua gelombang ini sebenarnya tidak akan sefase, sampai pada penerima. Gelombang pantul mungkin saja agak terlambat sampainya,
daripada
yang
lain,
sehingga
menyebabkan
suatu
fade
(gangguan, kerugian) yang amat besar bagi kekuatan sinyal yang diterima. Kerugian tersebut amat terasa bila umpamanya permukaan pemantul itu air yang tenang, tanah yang lembab atau lapisan udara panas yang titip yang terletak di atas permukaan gurun tandus di siang hari.
18
Idealnya,
gelombang
dikehendaki. Perubahan
kualitas
terpantul bias
udara
seperti yang
ini,tidaklah dilewati
kedua
gelombang diatas menyababkan bergesernya titik pantul. Hal ini dapat mengakibatkan perubahan besar pada kekuatan sinyal yang diterima. Tanah yang kesat, seumpama setumpuk batu karang atau daerah yang berhutan lebat, umumnya amat kuat bertindak sebagai reflektor yang baik terhadap gelombang radio. Tetapi sebaliknya komponen-komponen itu banyak menyerap energi radio atau penghambatnya, sehingga energi terebut banyak terpantul dan sedikit sekali yang mencapai antena penerima. Dengan demikian, jelas bahwa lintasan gelombang terpantul yang titik pantulnya berupa permukaan yang kesat mempunyai interferensi yang amat kecil.
2.4. Link Budget Radio Gelombang Mikro Terrestrial
2.4.1. Free Space Loss Dalam telekomunikasi, free space loss adalah kehilangan kekuatan sinyal dari gelombang elektromagnetik yang diakibatkan dari sisi line of sight (saling berhadapan langsung) melalui ruang ruang kosong (free space), tanpa penghalang disekitarnya yang menyebabkan refleksi ataupun difraksi. Tidak termasuk faktor
penguatan (gain) antena yang digunakan pada
transmitter (pemancar) dan receiver (penerima) ataupun loss yang disebabkan oleh perangkat keras.
19
Gambar 2.6. Link Budget Afs
= 92.4 + 20 log d + 20 log f
(2.1)
dimana: Afs
= Free space loss;
d
= jarak, dalam satuan
f
= frekuensi, dalam satuan GHz.
2.4.2. Fade Margin Fading Margin adalah perbedaan antara sinyal yang diterima
pada
input receiver (penerima) dengan minimum tingkat sinyal yang ditentukan untuk beroperasi, dalam satuan dB. Fade Margin yang lebih tinggi, yang menjadikan transmisi lebih handal. Besarnya Fade Margin yang tepat diperlukan, tergantung pada keandalan transmisi yang diinginkan. Berapa besar Fade Margin yang kita perlukan? Agar transmisi dapat berfungsi dengan baik, receiver (penerima) harus menerima fade margin di atas 0 yang berarti bahwa sinyal yang diterima sama atau lebih besar dari
20
pada ambang (threshold). Untuk membuat transmisi yang diandalkan, umumnya disarankan mendapatkan 25 sampai 40 dB dari fade margin. M
= Lrx - Lthresh (2.2)
dimana : Lrx
= Besarnya sinyal yang diterima, dalam
satuan dB; Lthresh = Besarnya ambang penerima, dalam satuan dB. Fade Margin > Rain Fading + Multipath Fading. Rain Fading, dominan penyebab fading
pada
transmisi
dengan
frekuensi
diatas
10
GHz,
sedangkan Multipath Fading dominaan penyebab fading pada transmisi dengan frekuensi dibawah 10 GHz.
2.4.3. Signal Level Signal
level
atau
receiver
power
(Lrx)
didapatkan
setelah
dikehahui besarnya transmitted power (Ltx), antenna gain atau penguatan antena (Gant), feeder loss (Afeeder), dan free space loss (Afs). Lrx = Ltx + 2Gant - 2Afeeder – Afs (2.3) 2.5. Penetapan Rute Keseluruhan faktor yang mempengaruhi perambatan gelombang radio seperti yang kita sebutkan diatas, akan
meminta
perhatian
utama
dalam
menetapkan dan merekomendasikan jalur (rute) radio yang tepat. Dalam beberapa hal, pengkajian secara visual dari
peta
(map
survey) dan ramalan cuaca sepanjang rute akan menentukan kemungkinan penempatan stasiun-stasiun repeater dan tinggi tower (menara) untuk antena yang diperlukan. Disamping itu, digunakan pula profile chart untuk
21
menentukan lokasi (site) yang tepat dari setiap stasiun seperti yang diinginkan. Demikian pula bila perlu, dilengkapi lagi dengan mengadakan berbagai percobaan (test) lebih dahulu agar jalur yang akan digunakan itu betul-betul mendekati line of sight. Kalau map survey menunjukkan bahwa lintasan itu baik, atau sebagian melewati daratan atau tempat-tempat yang agak berawarawa misalnya, titik pantul gelombang yang dipancarkan ditentukan melalui profile chart tadi. Dalam hal ini titik refleksi ditempatkan yaitu dimana sidit gelombang pancar dibuat sama dengan sudut gelombang pantul permukaan bumi. Jika titik refleksi itu diperoleh pada permukaan yang licin, misalnya, seperti lapangan yang rata atau tempat-tempat berair,dilakukan pergeseran atau perubahan
ketinggian
antenna
pemancar
atau
penerima.
Sering pula penempatan suatu antena diancar-ancar sedemikian rupa agar tepat berada padagaris line of sight dengan antena lain, sebenarnya fading itu hanya dapat ditentukan secara pasti melalui pengalaman yang agak lama, yang mengakibatkan terjadinya perubahan kekuatan sinyal frekuensi radio yang
diterima. Dalam praktek, penyelidikan terhadap fading yang bekerja
dalam frekuensi di bawah 1.000 MHz menunjukkan batas-batas 0,5 sampai 1,3 dB per mil (bergantung pada kekuatan tanah) yang memberikan keandalan transmisi sebesar 99,99%. Jika dibandingkan dengan yang diperoleh sistem saluran kabel, kondisi di atas cukup memuaskan. Dengan keandalan demikian, bila perencanaan dan penentuan rute gelombang
mikro
tersebut
oleh yang berkepentingan dilakukan
lebih
matang, tentu dapat diharapkan fade itu akan terjadi kurang dari satu jam
22
per tahun saja. Faktor-faktor yang mempengaruhi propagasi gelombang radio mikro yang kita kemukakan di atas masing-masing berbeda, tetapi memiliki efek yang sama terhadap kualitas transmisi dan keandalannya. Ternyata sebagian besar penyebabnya adalah perubahan ionosfer, perubahan
temperatur
dan
lain
sebagainya.
Tiap-tiap
faktor
yang
mempengaruhi propagasi tersebut di atas tentu saja ikut menentukan perubahan kekuatan sinyal yang diterima, teristimewa dalam memperkecil pengaruh fading walaupun akibatnya sama sekali tidak mungkin dapat dihilangkan. Dalam sistem komunikasi gelombang mikro, terputusnya jalur komunikasi dapat disebabkan oleh bermacam-macam faktor, misalnya dapat disebabkan oleh merosotnya nilai catuan listrik, rusaknya atau tidak berfungsinya
perangkat
sebagaimana
mestinya,
atau
adanya fading berlintas banyak (multifath fading) pada saat proses propagasi sedang berlangsung. Fading adalah semacam ganggunan atmosfer dalam perambatan gelombang mikro di udar bebas. Ketiga macam gangguan di atas dianggap paling serius yang dapat mengganggu kelanjutan
proses
komunikasi
dalam
sistem
gelombang
mikro. Gangguan catu daya misalnya dapat diatasi dengan menggunakan sumber
listrik
cadangan (diesel,
generator, baterai,
dan
sebagianya).
Penyebab tidak berfungsinya perangkat, akan dapat diatasi dengan cara
23
menggantinya secara otomatis atau manual dengan komponen-komponen standby (cadangan) berkualitas tingggi. Bila
gugus
utama
(main
bearer)
terganggu. Namun, gangguan
terbesar sering berasal dari munculnya fading. Fading ini munculnya secara tiba-tiba tanpa dapat diketahui atau diramalkan sebelumnya, dan sukar ditangkap dengan indera. Tetapi hasil rintangannya, dapat memperkecil level sinyal penerimaan sampai jauh di bawah standar normal. Multipath fading sering terjadi pada malam hari, dalam proses yang amat cepat. Hal ini disebabkan oleh tidak sefasanya energi yang dipantulkan atau dibiaskan dengan energi yang langsung (direct) sampai pada antena penerima. Masalah utama adalah bagaimana seharusnya energi gelombang mikro cukup untuk mencatu antena penerima. Fading berlintas banyak tadi akan mengurangi kekuatan sinyal hanya dalam beberapa dB saja, tetapi cukup membuat gangguan terhadap mutu penerimaan.
2.6. Efek Interferensi 2.6.1. Meminimalkan Near dan Far Interference Istilah near interference merujuk ke konstribusi interferensi yang timbul
dari pemancar dan penerima yang terletak pada site yang sama
(collocation) atau di sekitarnya. Interferensi lain diistilahkan dengan far interference. Near interference (disebut juga dengan on-site interference) artinya transmitter (pemancar) salah satu transmisi interferensi dengan receiver (penerima) transmisi lainnya di site yang sama. Intermodulasi adalah bentuk khas dari near
24
interference. Itu terjadi karena berbagai jenis proses nonlinear yang terjadi di peralatan pemancar (transmitter) dan penerima (receiver). Intermodulasi suatu sinyal yang dibentuk oleh penambahan sinyal interferensi dan produk integer mereka. Gangguan intermodulasi pada umumnya tidak diharapkan untuk mempengaruhi radio link menggunakan waveguide dan antena parabola karena semakin tinggi tingkat isolasi antena untuk antena radio link yang khas. Selain itu, intermodulasi produk, dan frekuensi sistem radio beroperasi dalam pita frekuensi lain biasanya jatuh di luar pita frekuensi yang digunakan dalam komunikasi gelombang mikro. Dengan mangalokasikan pita duplex yang sama (lower/upper) untuk semua pemancar (transmitter) di site yang sama, semua penerima (receiver) di site yang sama otomatis akan beroperasi dibagian lain dari pita duplex (upper/lower) dan near interference, pada kebanyakan kasus dapat diabaikan. Karakteristik penting lainnya yang harus dipertimbangkan ketika menghitung dampak near interference adalah kerugian alat penghubung dua antena harus sekitar 82 dB. Dalam kenyataan, hal ini akan tergantung pada jarak dan sudut antara dua antena.
Gambar 2.7. Near
25
Interference
Gambar 2.8. Far Interference
Far interference (juga dikenal sebagai far-field interference), terjadi ketika saat yang diterima adalah sinyal gangguan oleh sinyal yang dikirim pada kanal yang sama (co- channel interference) atau kanal yang berdekatan (adjacent-channel
interference)
dan
yang
dihasilkan
oleh
pemancar
(transmitter) letaknya jauh dari penerima (receiver) (seperti pada gambar 2.10.). Pengaruh dari far interference adalah pertama selama kondisi fading sebagai (receiver);
kemerosotan
yaitu
tingkat
ambang
(threshold)
penerima
sebagai penurunan dari jalannya fade margin yang hanya
bergantung pada parameter jalannya. Far interference sering menjadi faktor utama yang membatasi jumlah jalur yang dapat diatur dalam suatu wilayah geografis. Perencanaan jaringan yang
bebas
interferensi
(dalam hal ini, far interference) sebaiknya
26
pertimbangan hal-hal sebagai berikut:
Gambar 2.9. Pemisahan kanal (Channel separation) Pengetahuan tentang lokasi geografis dari site, tata letak, ukuran panjang lebar dan tinggi dari radio link; Data peralatan; Asignment frekuensi jaringan yang lama (existing) Model perambatan gelombang radio yang cukup akurat. Selama penerimaan dengan interferensi, perubahan fade margin, karena penerima yang diturunkan - asumsi bahwa perbandingan bit-error tidak berubah. Ambang degradasi (threshold degradation) yang umumnya merupakan hasil dari dua konstribusi: hasil (total) tingkat interferensi pada penerima (receiver) dengan penerima tingkat kebisingan (noise). Biasanya threshold degradation <3 dB. Masalah yang paling serius yang disebabkan oleh interferensi pemancar (transmitter) terjadi ketika mengirimkan pada frekuensi yang digunakan penerima yang sesuai, menghasilkan co-channel interference.
27
Dalam
beberapa
kasus
yang
jarang, gangguan serius bahkan mungkin
timbul ketika sinyal campur terletak di berdekatan dan kanal terpisah dari pada kanal yang di kehendaki sinyal (adjacent channel interference), tetapi masalah ini biasanya kecil kemungkinan terjadi pada jaringan gelombang mikro.
Gambar 2.10. Threshold degradation Untuk
kemampuan
kanal
digital
untuk
mentolerir
interferensi
tergantung pada skema demodulasi. Secara khusus, yang memerlukan skema C/I rendah untuk perbandingan bit-error tertentu dalam toleransi lain dari interferensi. Skema modulasi yang kuat, misalnya 2PSK dan 4PSK, sedangkan skema modulasi 128QAM lebih kompleks memerlukan nilai C/I yang lebih besar. 2.6.2. Jalannya Interferensi Interferensi merupakan istilah umum untuk berbagai jenis gangguan radiasi
pada sistem transmisi radio. Namun, dalam tulisan ini, hanya
gangguan yang disebabkan oleh radiasi dari radio sistem yang akan dibahas. Pemerintah mengharuskan pengguna spektrum frekuensi
radio
untuk
mengkoordinasikan rencana dan transmisi gelombang mikro yang sudah ada dengan spektrum frekuensi radio pengguna lainnya. Yaitu semacam koordinasi
28
yang
merupakan
prasyarat
untuk
setiap
operator
diajukan
untuk
mendapatkan lisensi penggunaan transmisi gelombang mikro. Pemohon lisensi harus menentukan apakah dalam perencanaan pembuatan sistem transmisi gelombang mikro
mengalami gangguan atau
menyebabkan interferensi lain dengan perangkat transmisi yang sudah ada di lingkungan tersebut. Hasil perhitungan ini akan menunjukkan apakah ada potensi interferensi dan apakah desain kembali atau relokasi dari sistem transmisi yang direncanakan masih diperlukan. Disamping itu,banyak Negara yang memberlakukan persyaratan tertentu untuk pemasangan transmisi gelombang mikro. Perencanaan kanal, maksimum daya pancar pada port
antena dan
persyaratan pengalokasian kanal bisa berbeda dari satu Negara dengan negara lainnya.Memperhitungkan
hal
dari
satu
pemancar
(transmitter)
dan satu penerim (receiver) (yang dapat digabungkan), interferensi dapat merambat melalui jalur sebagai berikut (seperti pada gambar 2.7):
Gambar 2.11. Jalannya interferensi
29
1. Dari unit rangkaian dalam ruangan satu dengan unit lainnya, antara komponen rangkaian
dalam
kabinet
yang
sama,
atau
diantara
unit lainya di ruangan telekomunikasi 2. Dari antena pemancar (transmitter) ke rangkaian dalam penerima (receiver). 3. Dari antena pemancar (transmitter) ke antena penerima (receiver). 4. Dari rangkaian dalam ruangan pemancar (transmitter) ke antena penerima (receiver). 5. Dari sinyal palsu (spurious) dalam sistem catu daya. Hal ini diasumsikan bahwa, jika satu daerah berikut aturan dan peraturan dan melakukan instalasi sesuai prosedur, interferensi jalur 1, 2, 4, dan 5 akan dihapuskan. Pada asumsi bahwa hanya interferensi antara antena (kasus 3) sistem transmisi harus dipertimbangkan.
30
2.7. Perencanaan Frekuensi (Frequency Planning)
2.7.1. Channel Spacing Pengalokasian Channel Spacing (pengaturan kanal frekuensi), yang diatur oleh International Telecommunication Union (ITU-R), frekuensi radio gelombang mikro dibagi ke dalam kanal yang berbeda dengan sesuai dengan besarnya frekuensi bandwidth, Pengaturan kanal frekuensi ini adalah agar tidak menimbulkan interferensi antar transmisi yang sedang beoperasi.
Gambar 2.12. Pengalokasian kanal frekuensi
ITU-R yang merekomendasikan susunan kanal frekuensi menurut pola homogen diberikana sebagai berikut:
31 Alternatif;
Co-channel band reuse; Interleave band reuse;
Efek dari sinyal interferensi dapat dilihat dari perubahan yang terjadi dari kinerja (performance) dimana hasilnya dalam bentuk Erroed Second
(ES),
Severely Errored Second (SES), dan Unavailable
Second (UAS) yang diterima oleh RF input power ke penerima (receiver).
Gambar 2.13. Alokasi frekuensi system komunikasi bergerak
32
Dalam hal ini, administrasi-administrasi hendaknya berpedoman pada rekomendasi-rekomendasi ITU-R yang terakhir dan relevan. Sebelum memberikan wewenang untuk pengujian-pengujian dan percobaan-percobaan pada setiap stasiun, dengan maksud untuk menghindari interferensi yang merugikan, setiap administrasi harus menentukan pengambilan segala tindakan pencegahan yang mungkin, seperti pemilihan frekuensi dan waktu serta pengurangannya atau bila mungkin penekanan radiasi. Setiap inteferensi yang merugikan yang ditimbulkan dari pengujianpengujian dan percobaan-percobaan tersebut harus ditiadakan dengan penundaan paling sedikit mungkin. Sinyal-sinyal untuk pengujian dan penyesuaian harus dipilih sedemikian rupa sehingga tidak menimbulkan kerancuan mengenai suatu sinyal, singkatan dan sebagainya, yang mempunyai suatu pengertian khusus yang ditentukan menurut Peraturan Radio ini atau menurut Kode-kode Internasional dari Sinyal-sinyal. Warn a Tabel 1 Penggolongan RxLev. GolonganWarna
Rentang Nilai (dBm)
Hijau Tua
- 75 s/d 0
Hijau Muda
- 85 s/d – 75
Kuning
- 95 s/d – 85
Biru
- 105 s/d - 95
Merah
- 120 s/d -105
Perbandingan Proteksi (R.F.): Harga minimum dari perbandingan antara sinyal yang dikehendaki dengan yang tidak dikehendaki pada input pesawat penerima, biasanya dinyatakan dalam desibel, yang ditetapkan untuk keadaan
33
tertentu sedemikian rupa sehingga mutu penerimaan yang disyaratkan dari sinyal yang dikehendaki masih dapat diperoleh pada output dari pesawat penerima. Di Wilayah 3, pita 7 350-7 450 kHz dialokasikan, sampai 29 Maret 2009, untuk dinas tetap dengan dasar penggunaan primer dan untuk dinas bergerak darat dengan dasar penggunaan sekunder. Setelah 29 Maret 2009, frekuensi-frekuensi di pita ini dapat digunakan untuk dinas-dinas tersebut di atas, untuk melakukan komunikasi hanya di dalam perbatasan negara di mana stasiun itu berada, dengan syarat tidak menimbulkan interferensi yang merugikan terhadap dinas siaran. Ketika menggunakan frekuensi-frekuensi tersebut untuk dinasdinas tersebut di atas, administrasi diminta untuk menggunakan daya minimum yang dibutuhkan dan mempertimbangkan penggunaan frekuensi musiman oleh dinas siaran yang dipublikasikan sesuai dengan Peraturan Radio
Gambar 2.14. Pengukuran performance dengan iManager T2000 Web LCT Hal-hal yang dilakukan untuk mengurangi interferensi pada bandwidth yang lebar, antara lain :
34 Mengalokasikan kanal sub-band dengan benar;
Mengganti polarisasi antena; Menggunakan frekuensi lain dengan indeks (sub-band) yang lain; Menurunkan posisi antena / memindahkan posisi site.
2.7.2. Teknik Modulasi Teknik modulasi yang digunakan pada transmisi gelombang mikro terrestrial point - to-point dapat dilihat pada gambar 2.14. dibawah ini.
Gambar 2.15. Teknik Modulasi pada transmisi gembang mikro
