Sistem Transmisi
KONSEP PERENCANAAN LINK RADIO DIGITAL
KONSEP PERENCANAAN LINK RADIO DIGITAL PERENCANAAN SISTEM KOMUNIKASI RADIO, MELIPUTI : * Perencanaan Link Radio (radio link design) * Perencanaan Sub-sistem Radio (equipment design) * Perencanaan Jaringan (network design) Sebelum perencanaan selalu didahului dengan Penelitian Propagasi (research on propagation) FOKUS PEMBAHASAN pada PELATIHAN ini : * Perencanaan Link Radio (radio link design) dengan memperhatikan : * Perencanaan Sub-sistem Radio (radio subsystem design) * Penelitian Propagasi (research on propagation) OBYEKTIF PERENCANAAN : Kinerja Sinyal Informasi (BER ; C/N ; dll) dan Kehandalan Sistem (Path Availability dan Equipment Availability/ Reliability)
LANJUTAN KONSEP PERENCANAAN LINK RADIO DIGITAL
Pre-design : Research on Propagation Obyektif Tahap Perencanaan ini : Memilih model kanal yang cocok pada link radio terestrial yang akan direncanakan. Dengan cara melakukan penelitian terhadap kondisi atmosphere/iklim, kondisi lingkungan/contour pada link radio tersebut. MODEL KANAL LINK RADIO TERESTRIAL, umumnya dimodelkan sebagai Large Scale Path Loss _ Free Space Propagation Model Jika dilihat dari kondisi lingkungan dapat dibedakan menjadi : Free Space, Line of Sight/ non LOS, Limited Obstacle, Fading, atmosphere : clear Free Space, Line of Sight/ non LOS, Limited Obstacle, Fading, atmosphere : rainy Free Space, Line of Sight/ non LOS, Multi Obstacle, Fading, atmosphere : clear Free Space, Line of Sight/ non LOS, Multi Obstacle, Fading, atmosphere : rainy Pengaruh Pemilihan Model Kanal pada Perencanaan Link Radio Pada tahap Pemilihan Sub-sistem Radio
LANJUTAN KONSEP PERENCANAAN LINK RADIO DIGITAL LANJUTAN Pre-design : Research on Propagation Contoh Pengaruh Pemilihan Model Kanal Pada tahap Pemilihan Sub-sistem Radio Jika ternyata dari penelitian propagasi, diprediksi bahwa Fade Depth yang terjadi cukup besar atau diprediksi rawan terhadap selective fading atau diprediksi bahwa redaman atmosfer (hujan atau gas-gas) cukup besar, maka harus dipertimbangkan teknik untuk mengkompensasinya Pada tahap Power Link Budget Secara langsung akan berpengaruh pada kebutuhan daya yang harus disediakan, karena akan mempengaruhi path loss, yaitu : Kondisi free space : free space loss Kondisi non Line of sight + limited obstacle : diffraction loss Kondisi Multi Obstacle : multi diffraction loss Kondisi rainy : rain loss
LANJUTAN KONSEP PERENCANAAN LINK RADIO DIGITAL LANJUTAN Pre-design : Research on Propagation
LANJUTAN KONSEP PERENCANAAN LINK RADIO DIGITAL
TAHAP-TAHAP PERENCANAAN LINK RADIO * Inisialisasi * Site planning * Pemilihan Sub-sistem Radio * Power Link Budget * Evaluasi Kinerja Sistem Hasil Rancangan * Perbaikan Sistem/Rekonfigurasi (optional) * Konfigurasi Sistem Hasil Rancangan Akhir INISIALISASI Suatu hasil rancangan sistem yang bagus adalah yang efisien dan optimal. Sehingga pada tahap awal perlu dikompilasi segala informasi dan data yang berkaitan dengan kondisi real dilapangan. Hal ini akan terkait dengan strategi perancangan yang akan diterapkan.
LANJUTAN KONSEP PERENCANAAN LINK RADIO DIGITAL LANJUTAN INISIALISASI Beberapa contoh informasi/data yang dimaksud : Apakah ada perangkat keras yang bisa dimanfaatkan ulang ? misal : menara antena, antena, RF Stage (Tx/Rx), dll Data koordinat lokasi Tx – Rx (end to end) (untuk menentukan : route yang dipilih, jumlah hop/repeater, jarak antar repeater dll ) Kualitas link (end to end) yang akan dirancang (high grade, medium grade or local grade link) Frekuensi Kerja yang dipilih Macam Informasi yang dilayani, akan menentukan kualitas sinyal informasi yang harus dipenuhi (BER, C/N dll) dan bandwidth yang harus disediakan Peta Topografi, digunakan untuk membuat ‘path profile’ untuk masing-masing hop Prediksi calon Pelanggan, akan menentukan jumlah kanal yang harus disediakan Bandwidth yang tersedia
N o. 1.
Macam informasi
Baseband bandwidth
Voice
3.5 KHz
2.
Audio channel
4 KHz
3.
Video channel
4 MHz
4.
Television channel
6 MHz
5.
Multiplexed voice
12 ch.
48 KHz
40 ch
160 KHz
100 ch
400 KHz
500 ch
2 MHz
1000 ch
4 MHz
LANJUTAN KONSEP PERENCANAAN LINK RADIO DIGITAL
SITE PLANNING Tujuan perencanaan ini adalah merencanakan route siskom radio, end to end, menentukan letak dan jenis repeater (aktif atau pasif) dan tinggi menara antena pada setiap stasiun radio, dengan memperhatikan syarat line of sight.
θV θH
B
D C
E
Berikut ini adalah langkah-langkah umum yang dilakukan pada tahap perencanaan ini : Menyiapkan peta topografi yang memuat link radio, end to end
LANJUTAN KONSEP PERENCANAAN LINK RADIO DIGITAL LANJUTAN SITE PLANNING
Menentukan route, dengan memperhatikan demand/trafik yang akan dilayani Membagi link radio menjadi hop-hop, jumlah dan letak masing-masing repeater (aktif/pasif) Membuat path profile untuk setiap hop Menentukan letak menara antena untuk masing-masing hop, menghitung jarak setiap hop, menetunkan faktor k, dengan memperhatikan data atmosphere pada link radio tersebut Menentukan tinggi menara antena agar memenuhi syarat LOS Melakukan analisis apakah pada hop tersebut perlu repeater pasif ? atau perlu peru-bahan route ? disesuaikan dengan kondisi lingkungan yang ada. Melakukan survey lapangan Membuat lay-out lokasi
LANJUTAN KONSEP PERENCANAAN LINK RADIO DIGITAL LANJUTAN SITE PLANNING
Menginventarisasi kondisi lingkungan sekitar stasiun/repeater (aktif/pasif) : · Posisi & ketinggian setiap obstacle · Power availability · Ketersediaan bahan bakar & pengirimannya · Kontraktor lokal, bahan bangunan, perangkat · Aturan lokal/nasional berkaitan dengan tinggi menara. · Apakah letak stasiun/repeater cukup jauh dari airport/fasilitas umum vital lain ? · Data temperatur, kelembaban udara, hujan, angin, topan dll · Menguji EMI (electromagnetic interference) di lokasi tersebut.
LANJUTAN KONSEP PERENCANAAN LINK RADIO DIGITAL
PEMILIHAN SUB-SISTEM RADIO Pemilihan spesifikasi perangkat antara lain berkaitan dengan pemilihan frekuensi kerja, hasil penelitian propagasi, bit rate dll.
Lp+M
Lf
Lf
Ld
A
Ld
Tx
Rx
MOD
DEMOD
MUX
DEMUX
B
Tx
Rx
MOD
DEMOD
MUX
DEMUX
LANJUTAN KONSEP PERENCANAAN LINK RADIO DIGITAL LANJUTAN PEMILIHAN SUB-SISTEM RADIO
SUB-SISTEM RADIO PEMANCAR/PENERIMA YANG DIPILIH ANTARA LAIN ADALAH : Sistem Antena RF Stage (Pemancar maupun Penerima), dengan memperhatikan kebutuhan akan daya pancar, sensitivitas penerimaan, noise figure dll Saluran Transmisi yang tepat Sistem Modulasi yang cocok Baseband subsystem, misal PCM, Multiplex dll
LANJUTAN KONSEP PERENCANAAN LINK RADIO DIGITAL
POWER LINK BUDGET Obyektif dari tahap perencanaan ini merencanakan kebutuhan daya agar menperoleh kualitas sinyal informasi (BER, C/N dll) sesuai dengan macam sinyal informasi yang dilayani (suara/data/ mutimedia) dan menjamin kehandalan sinyal informasi (path availability) sesuai dengan grade link yang diinginkan. Untuk mencapai obyektif perencanaan di atas, dapat diikuti langkahlangkah berikut : Untuk memperoleh kualitas sinyal informasi yang telah dipilih (misal sinyal informasi : suara, BER 10-6), dan dengan memperhatikan sistem modulasi yang telah dipilih sebelumnya, maka dihitung mundur dengan urutan sebagai berikut : BER Eb/No C/N RSLmin_utk_ (System Gain) PTX BER min_utk_BER Untuk menjamin path availability terhadap pengaruh Fading, maka diterapkan cadangan daya (Fading Margin), sehingga Receiver Sinyal Level = Receiver Sinyal Level FM BER+Fading Margin
Dimana : System Gain ≥ FM + Lfs + Latmosfer + LTx + LRx – GTx - GRX FM adalah Fading Margin sesuai dengan reliability/availability objective system yang sedang dirancang tersebut Lfs adalah free space loss Latmosfer adalah rugi-rugi hujan + gas + awan/kabut (optional) LTx , LRx adalah rugi-rugi di Tx dan Rx, meliputi waveguide feeder loss/ transmission line dan branching loss GTx, GRX adalah Gain antenna di TX dan RX Hubungan BER Eb/No tergantung dari jenis sistem modulasi Hubungan antara Eb/No dengan C/N dipengaruhi oleh data perangkat penerima
LANJUTAN KONSEP PERENCANAAN LINK RADIO DIGITAL EVALUASI KINERJA HASIL RANCANGAN Obyektif tahap perencanaan ini adalah melakukan evaluasi kinerja sistem hasil rancamgan. Ada 2 hal yang perlu dievaluasi Apakah sistem yang kita rancang telah menjamin kehandalan subsistem radio ( equipment subsystem availability ) ? Jika belum maka perlu diterapkan suatu mekanisme perbaikan kinerja, misal dipasang hot standby, cold standby atau frequency diversity Apakah sistem yang kita rancang telah menjamin kehandalan kualitas sinyal informasi pengaruh propagasi (misal terjadinya Fading)? Untuk terhadap menguji hal itu dapat diikuti langkah-langkah berikut ini : Mengevaluasi : apakah RSL < Pth-receiver rancang jika ya : rekonfigurasi sistem hasil rancangan jika tidak : evaluasi dilanjutkan Menghitung Availability standar/ITU_R Menghitung Fading Margin standar/ITU-R
LANJUTAN KONSEP PERENCANAAN LINK RADIO DIGITAL LANJUTAN EVALIASI KINERJA HASIL RANCANGAN Membandingkan Fading Margin sistem hasil raancangan dengan Fading Margin standar/ITU-R FMrancang < FMstandar-ITU-R ? jika ya : rekonfigurasi sistem hasil rancangan jika tidak : evaluasi dilanjutkan Mengevaluasi apakah selisih FMrancang dengan FMstandar-ITU-R cukup besar ? (sistem ‘terlalu bagus’) jika ya : rekonfigurasi sistem hasil rancangan jika tidak : evaluasi dilanjutkan Mengechek apakah sistem hasil rancangan belum dilengkapi perangkat pendukung (supervisory & control) ? jika ya : rekonfigurasi sistem hasil rancangan jika tidak : evaluasi selesai
LANJUTAN KONSEP PERENCANAAN LINK RADIO DIGITAL REKONFIGURASI (OPTIONAL) Tidak ada suatu prosedur yang baku pada tahap rekonfigurasi /perbaikan sistem ini, semua tergantung pada kekurangan sistem dan kondisi yang ada. Sistem hasil rancangan yang bagus adalah yang optimal, tidak berlebihan, sesuai standar link yang dirancang, baik dari sisi penyediaan daya, kualitas sinyal maupun harga.
Beberapa parameter yang perlu diperhatikan dalam rekonfigurasi sistem rancangan ini adalah : kualitas sistem/availability terjamin power sekecil mungkin menghindari overreach biaya semurah mungin dapat direalisasikan
LANJUTAN KONSEP PERENCANAAN LINK RADIO DIGITAL LANJUTAN REKONFIGURASI (OPTIONAL) Beberapa alternatif untuk menjamin radio subsystem availability /reliability : memasang redundancy system : hot standby cold standby memasang sistem diversitas, misal frequency diversity, polarization diversity
Beberapa alternatif untuk memperbesar Fading Margin sistem hasil rancangan memasang space diversity memperbesar daya pancar (sistem GMD umumnya ≤ 30 dBm) memilih antena dengan gain lebih besar (dimensi lebih besar atau efisiensi lebih besar) memilih perangkat antena yang lebih bagus penguatannya menambahkan teknik pengkodean
LANJUTAN KONSEP PERENCANAAN LINK RADIO DIGITAL menurunkan frekuensi kerja (perhatikan bandwidth / bit rate yang akan dipancarkan) memperpendek jarak antar repeater memilih saluran transmisi dengan redaman lebih kecil Jika hasil rancangan terlalu bagus maka sistem hasil rancangan juga perlu direkonfigurasi: daya pancar diperkecil dimensi antena diperkecil dll Agar hasil rekonfigurasi sistem optimal, sebelum menentukan spesifikasi perangkat baru, terlebih dahulu dihitung : Berapa dB kelebihan atau kekurangan cadangan daya hasil rancangan awal. Contoh : Fm > FMstandar-ITU-R rancang P (dB) = FMrancang - FMstandar-ITU-R lebih
RSL < Pthreshold P (dB) = (Pthreshold – RSL) + FMstandar-ITU-R kurang
LANJUTAN KONSEP PERENCANAAN LINK RADIO DIGITAL KONFIGURASI HASIL RANCANGAN AKHIR Setelah semua proses selesai, baru diperoleh hasil rancangan akhir yang telah terjamin kehandalan dan kualitas sinyal informasinya. Hasil radio link design dapat representasikan dalam bentuk blok diagram, unjuk kerja maupun spesifikasi perangkatnya (sub-sistem radio)
