ANALISIS PERBANDINGAN MODEL PROPAGASI UNTUK KOMUNIKASI BERGERAK PADA SISTEM GSM 900
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Oleh NAMA
: SOFYAN P.A. HAREFA
NIM
: 070402076
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Secara umum, cakupan pelayanan dalam sistem komunikasi bergerak adalah berupa lingkungan yang memiliki permukaan tidak teratur. Oleh karena itu, untuk menghitung redaman lintasan propagasi radionya membutuhkan perhitungan yang kompleks. Dalam beberapa dekade terakhir ini telah dikembangkan beberapa model propagasi secara empiris oleh para ahli untuk perencanaan jaringan komunikasi bergerak. Adapun diantaranya adalah model Okumura, model Hata, serta model Lee. Dalam Tugas Akhir ini telah dianalisis perbandingan ketiga model propagasi yaitu model Okumura, model Hata, dan model Lee dengan pengukuran secara langsung di lapangan pada 5 BTS. Dari hasil analisis propagasi pada 5 BTS dengan menghitung besarnya mean relative error dari RSL (Received Signal Level) di sisi penerima terhadap nilai RSL (Received Signal Level) hasil pengukuran di lapangan, didapat bahwa model yang lebih tepat di beberapa daerah urban kota Medan adalah model Lee di BTS Graha XL Medan dengan mean relative error 14.70 %, dan model Okumura di keempat BTS lainnya yaitu BTS Pandau Hilir, BTS Sei Rengas, BTS Sidodadi, dan BTS Sun Yat Sen dimana masing-masing BTS tersebut mempunyai mean relative error berturut-turut 14.52 %, 9.07 %, 3.93 %, dan 4.59 %.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Penulis bersyukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas anugerah dan tuntunanNya dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. Penulisan Tugas Akhir ini bertujuan unutuk memenuhi syarat kurikulum Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara dalam menyelesaikan program studi strata satu (S1). Adapun judul Tugas Akhir ini adalah ”ANALISIS PERBANDINGAN
MODEL
PROPAGASI
UNTUK
KOMUNIKASI
BERGERAK PADA SISTEM GSM 900”. Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang tercinta, yaitu Alm. Baziduhu Harefa dan Cahaya Hutabarat, serta adik-adik saya, Piter Harefa, Anugerah Harefa, Leonardo Harefa, Panca Sinatra Harefa, serta Herpita Bella Harefa yang selalu menjadi motivator kepada penulis untuk memberikan yang terbaik dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. Selama penulisan Tugas Akhir ini, penulis mendapatkan banyak bantuan dari berbagai pihak baik berupa bimbingan maupun kritikan sehingga penulis merasa ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT, sebagai Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 2. Bapak Maksum Pinem, ST, MT sebagai dosen pembimbing yang sangat banyak memberi arahan dan motivasi kepada penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
Universitas Sumatera Utara
3. Bapak Ir. Sihar P. Panjaitan, MT sebagai dosen wali penulis selama perkuliahan. 4. Seluruh
staf pengajar
Departemen
Teknik
Elektro
terkhusus
Konsentrasi Telekomunikasi yang telah mengajar dan mendidik selama perkuliahan. 5. Bapak Ridwan Harianja sebagai Manager Network PT. XL AXIATA, Tbk yang telah banyak memberi kemudahan kepada penulis dalam pengambilan data Tugas Akhir ini. 6. Seluruh staf optimization PT. XL AXIATA, Tbk yaitu Bang Tarmizi, Bang Paulus, Bang Rony, Bang Arga, Bang Irwan, serta Bang Hermanto yang telah banyak membantu memberi masukan. 7. Teman-teman terbaik saya, Sandro M Pakpahan dan Lamhot Abdi Simanjuntak yang telah banyak membantu baik suka maupun duka. 8. Seluruh rekan-rekan angkatan 2007 yang banyak mendukung dan menjadi teman seperjuangan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini secara bersama-sama. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna dan mempunyai banyak kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan Tugas Akhir ini. Semoga Tugas Akhir ini memberi banyak manfaat bagi pembaca. Medan,
September 2011
Sofyan P. A. Harefa
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK
i
KATA PENGANTAR
ii
DAFTAR ISI
iv
DAFTAR GAMBAR
vii
DAFTAR TABEL
ix
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Masalah
1
1.2
Rumusan Masalah
2
1.3
Tujuan Penulisan
2
1.4
Batasan Masalah
3
1.5
Metodologi Penulisan
3
1.6
Sistematika Penulisan
3
BAB II GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK 2.1
Umum
6
2.2
Spektrum Gelombang Elektromagnetik
7
2.3
Sifat-sifat Gelombang Elektromagnetik
7
2.4
Mode Perambatan Gelombang Elektromagnetik
8
2.5
Mekanisme Dasar Perambatan Gelombang Elektromagnetik 2.5.1 Refleksi (Pemantulan)
13
2.5.2 Scattering (Hamburan/Penyebaran)
14
Universitas Sumatera Utara
2.5.3 Refraksi (Pembiasan)
15
2.5.4 Difraksi (Lenturan)
16
BAB III MODEL PROPAGASI PADA KOMUNIKASI BERGERAK 3.1
Rugi – rugi Ruang Bebas
17
3.2
Received Signal Level (RSL)
18
3.3
Relative Error
19
3.4
Multipath
19
3.5
Fading
20
3.5.1 Fading Cepat (Fast Fading)
20
3.5.2 Fading Lambat (Slow Fading)
21
Model Propagasi Perkotaan
21
3.6.1 Model Okumura
22
3.6.2 Model Hata
26
3.6.3 Model Lee
28
3.6
3.6.3.1 Mode Area to Area
29
3.6.3.2 Mode Point to Point
31
BAB IV ANALISIS PERBANDINGAN MODEL PROPAGASI UNTUK KOMUNIKASI BERGERAK PADA SISTEM GSM 900 4.1
Umum
32
4.2
Prosedur Drive Test
32
4.3
Spesifikasi Peralatan Drive Test
34
4.4
Pemilihan Sampel BTS
37
4.5
Spesifikasi Base Station
38
Universitas Sumatera Utara
4.6
Data Hasil Drive Test
38
4.7
Pemilihan Model Propagasi
38
4.8
Perhitungan Path Loss dan RSL dengan Model Propagasi 4.8.1 Perhitungan Path Loss dan RSL dengan Model Okumura
39
4.8.2 Perhitungan Path Loss dan RSL dengan Model Hata
41
4.8.3 Perhitungan Path Loss dan RSL dengan Model Lee
4.9
43
Analisis Perbandingan RSL Model Propagasi dan RSL Pengukuran 4.9.1 BTS Graha XL Medan
46
4.9.2 BTS Pandau Hilir
50
4.9.3 BTS Sei Rengas
55
4.9.4 BTS Sidodadi
60
4.9.5 BTS Sun Yat Sen
64
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1
Kesimpulan
69
5.2
Saran
69
DAFTAR PUSTAKA
70
LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Perambatan Gelombang Elektromagnetik
6
Gambar 2.2
Mode Perambatan Gelombang Radio
8
Gambar 2.3
Propagasi Gelombang Bumi (di bawah 2 MHz)
9
Gambar 2.4
Gelombang permukaan dan gelombang ruang
10
Gambar 2.5
Propagasi Gelombang Angkasa/Langit (2 sampai 30 MHz) 11
Gambar 2.6
Propagasi Segaris Pandang (Line of Sight) di atas 30 MHz 12
Gambar 2.7
Perambatan LOS yang melalui lengkung bumi
13
Gambar 2.8
Refleksi (pemantulan) Gelombang Elektromagnetik
14
Gambar 2.9
Scattering (hamburan) Gelombang Elektromagnetik
15
Gambar 2.10 Refraksi (Pembiasan)
16
Gambar 2.11 Difraksi (Lenturan)
16
Gambar 3.1
Mekanisme multipath pada komunikasi bergerak
20
Gambar 3.2
Rata-rata redaman relatif Amu (f,d) terhadap redaman ruang bebas (dB) pada permukaan quasi mulus
24
Gambar 3.3
Faktor koreksi, GAREA untuk tipe lingkungan yang berbeda 25
Gambar 4.1
Konfigurasi perangkat sewaktu drive test
35
Gambar 4.2
Mobile Station Sony Ericsson tipe K800i
35
Gambar 4.3
GPS (Global Positioning System)
36
Gambar 4.4
Dongle
36
Gambar 4.5
Kabel data
36
Gambar 4.6
Perbandingan path loss model Okumura, model Hata, dan model Lee pada daerah urban
45
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.7
Grafik RSL Pengukuran dengan RSL Perhitungan di BTS Graha XL Medan
Gambar 4.8
48
Grafik RSL Pengukuran dengan RSL Perhitungan di BTS Pandau Hilir
Gambar 4.9
52
Grafik RSL Pengukuran dengan RSL Perhitungan di BTS Sei Rengas
57
Gambar 4.10 Grafik RSL Pengukuran dengan RSL Perhitungan di BTS Sidodadi
62
Gambar 4.11 Grafik RSL Pengukuran dengan RSL Perhitungan di BTS Sun Yat Sen
66
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Pembagian Pita Frekuensi
7
Tabel 3.1
Parameter Propagasi pada Model Lee
29
Tabel 4.1
Parameter Base Station
38
Tabel 4.2
Parameter Model Propagasi
39
Tabel 4.3
Hasil Perhitungan Path Loss dan RSL dengan model Okumura daerah urban
Tabel 4.4
40
Hasil Perhitungan Path Loss dan RSL dengan model Hata daerah urban
42
Tabel 4.5
Parameter Model Propagasi
43
Tabel 4.6
Hasil Perhitungan Path Loss dan RSL dengan model Lee daerah urban
Tabel 4.7
44
Perbandingan RSL (Received Signal Level) di BTS Graha XL Medan
Tabel 4.8
46
Nilai-nilai pada model regresi parabola kuadratik di BTS Graha XL Medan.
Tabel 4.9
47
Relative Error (δ) masing-masing model (%) di BTS Graha XL Medan
Tabel 4.10
49
Mean Relative Error masing-masing model (%) di BTS Graha XL Medan
Tabel 4.11
50
Perbandingan RSL (Received Signal Level) di BTS Pandau Hilir
50
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.12
Nilai-nilai pada model regresi parabola kuadratik di BTS Pandau Hilir.
Tabel 4.13
51
Relative Error (δ) masing-masing model (%) di BTS Pandau Hilir
Tabel 4.14
53
Mean Relative Error masing-masing model (%) di BTS Pandau Hilir
Tabel 4.15
54
Perbandingan RSL (Received Signal Level) di BTS Sei Rengas
Tabel 4.16
55
Nilai-nilai pada model regresi parabola kuadratik di BTS Sei Rengas.
Tabel 4.17
55
Relative Error (δ) masing-masing model (%) di BTS Sei Rengas
Tabel 4.18
58
Mean Relative Error masing-masing model (%) di BTS Sei Rengas
Tabel 4.19
59
Perbandingan RSL (Received Signal Level) di BTS Sidodadi
Tabel 4.20
60
Nilai-nilai pada model regresi parabola kuadratik di BTS Sidodadi.
Tabel 4.21
60
Relative Error (δ) masing-masing model (%) di BTS Sidodadi
Tabel 4.22
63
Mean Relative Error masing-masing model (%) di BTS Sidodadi
Tabel 4.23
64
Perbandingan RSL (Received Signal Level) di BTS Sun Yat Sen
64
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.24
Nilai-nilai pada model regresi parabola kuadratik di BTS Sun Yat Sen.
Tabel 4.25
65
Relative Error (δ) masing-masing model (%) di BTS Sun Yat Sen
Tabel 4.26
67
Mean Relative Error masing-masing model (%) di BTS Sun Yat Sen
67
Universitas Sumatera Utara
