TUGAS AKHIR
ANALISA PENGUKURAN DAN PERHITUNGAN PATHLOSS DI DAERAH PERKOTAAN Diajukan Guna Melengkapi Sebagian Syarat Dalam mencapai gelar Sarjana Strata Satu (S-1)
OLEH: Nama
: Ira Irnawani S
NIM
: 4140411-056
Fakultas
: Teknik Industri
Jurusan
: Teknik Telekomunikasi
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA 2007
LEMBAR PENGESAHAN ANALISA PENGUKURAN DAN PERHITUNGAN PATHLOSS DI DAERAH PERKOTAAN
Nama NIM Fakultas Jurusan
Disusun Oleh: : Ira Irnawani S : 4140411-056 : Teknik Industri : Teknik Telekomunikasi Menyetujui:
Pembimbing
Koordinator Tugas Akhir
(DR. Ing Mudrik Alaydrus)
(Yudhi Gunardi, ST. MT)
Mengetahui,
Kordinator Tugas Akhir/Ketua Jurusan Teknik Elektro
(Ir. Budianto Husodo, Msc)
ABSTRAK Tugas akhir ini menyajikan mengenai analisa tentang pengukuran level sinyal di sisi antena penerima dan membandingkannya dengan hasil perhitungan menggunakan model Hata dan model Lee. Untuk mendapatkan hasil pengukuran dan perhitungan yang tidak jauh berbeda, maka perlu dilakukan site survei pada setiap pemancar yang lebih teliti. Baik pada topologi atau kontur bumi dan obstacle-obstacle yang menghalangi area target. Kemudian perlu dilakukan penganalisa tentang konfigurasi dan parameterparameter dari antena. Begitu pula dengan parameter-parameter output seperti gain atau penguatan, path loss atau rugi-rugi daya pancar, level sinyal yang diterima dan fading margin harus dihitung dengan tepat. Pada tugas akhir ini akan dibahas tentang perhitungan path loss dengan menggunkan model Lee untuk propagasi gelombang yang dipengaruhi oleh obstacle secara signifikan dan model Hata untuk propagasi gelombang pada area yang tidak memiliki obstacle yang cukup berpengaruh dalam perhitungan Loss. Perhitungan ini akan dibandingkan dengan hasil pengukuran secara aktual di area yang akan dianalisa dengan mencakup 4 (empat) pemancar yang mengcover daerah tersebut.
vi
DAFTAR ISI
Halaman Judul..................................................................................................
i
Lembar Pengesahan .........................................................................................
ii
Surat Pernyataan ..............................................................................................
iii
Kata Pengantar .................................................................................................
iv
Abstrak .............................................................................................................
vi
Daftar Isi ..........................................................................................................
vii
Daftar Gambar..................................................................................................
xi
Daftar Tabel .....................................................................................................
xiii
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Masalah....................................................................
1
1.2
Tujuan Penulisan...............................................................................
2
1.3
Pembatasan Masalah .........................................................................
2
1.4
Metode Penulisan ..............................................................................
2
1.5
Sistematika Penulisan .......................................................................
3
BAB II TEORI DASAR 2.1
Antena ...............................................................................................
5
2.1.1
Parameter Dasar Antena....................................................................
5
2.1.1.1
Penguatan (Gain)...............................................................................
5
2.1.1.2
Pengarahan (Directivity) ...................................................................
6
vii
2.1.1.3
Pola Radiasi.......................................................................................
7
2.1.1.4
Antena Noise.....................................................................................
8
2.1.2
Tipe Antena.......................................................................................
10
2.1.2.1
Antena Omnidireksional ...................................................................
10
2.1.2.2
Antena Direksional ...........................................................................
11
2.2
Loss yang disebabkan oleh Propagasi Gelombang Radio ................
11
2.2.1
Efek Atmosfir Pada Propagasi Gelombang Radio ............................
12
2.2.1.1
Penyerapan ........................................................................................
12
2.2.1.2
Pembiasaan........................................................................................
13
2.2.1.3
Ducting..............................................................................................
13
2.2.2
Efek dari Permukaan Tanah Pada Propagasi Gelombang Radio ......
13
2.2.2.1
Pemantulan (Reflection)....................................................................
13
2.2.2.2
Penyebaran (Diffraction)...................................................................
14
2.2.2.3
Penghamburan (Scattering)...............................................................
14
2.3
Gangguan Propagasi .........................................................................
15
2.3.1
Polarisasi ...........................................................................................
15
2.3.2
Refleksi .............................................................................................
16
2.3.3
Refraksi .............................................................................................
16
2.3.4
Fading................................................................................................
17
2.3.4.1
Fading Cepat (Multipath Fading)......................................................
17
2.3.4.2
Fading Lambat ..................................................................................
18
2.4
Loss (Rugi/Redaman) .......................................................................
18
2.4.1
Redaman Transmisi Ruang Bebas (Free Space Loss).......................
19
viii
2.4.2
Diversity............................................................................................
19
2.5
Rumus Prediksi Redaman Lintasan ..................................................
21
2.5.1
Rumus Redaman Lintasan pada Daerah Urban ................................
23
2.6
Tipe Dari Morfologi..........................................................................
25
2.6.1
Daerah Dense Urban .........................................................................
25
2.6.2
Daerah Urban ....................................................................................
25
2.6.3
Daerah Sub Urban .............................................................................
25
2.6.4
Daerah Rural .....................................................................................
25
BAB III MODEL PERHITUNGAN PATHLOSS PADA DAERAH PERKOTAAN 3.1
Pengukuran Rx Power di Area Target ..............................................
27
3.2
Analisa Keadaan Lingkungan Secara Detail.....................................
29
3.3
Loss Dengan Model Lee ...................................................................
30
3.4
Ilustrasi Penggunaan Rumus untuk menghitung Difraksi Loss ........
32
BAB IV ANALISA PATHLOSS PADA DAERAH PERKOTAAN 4.1
Data Pemancar Slipi..........................................................................
36
4.2
Data Pemancar Jembatan 5 ...............................................................
38
4.3
Data Pemancar Grogol ......................................................................
40
4.4
Data Pemancar Cideng......................................................................
45
4.5
Analisa Data ......................................................................................
51
ix
BAB V PENUTUP..........................................................................................
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
x
52
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1
Daya Terima (Rx Power) antara Pengukuran dilapangan dan Teori Pengukuran..................................................................................
xiii
51
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Pola Radiasi Antena Omnidireksional ..................................
10
Gambar 2.2
Pola Radiasi Antena Direksional ..........................................
11
Gambar 2.3
Pemantulan pada Permukaan Tanah .....................................
14
Gambar 2.4
Multipath Fading yang biasa terjadi......................................
18
Gambar 2.5
Grafik perbandingan Morfologi Urban dan Suburban ..........
24
Gambar 2.6(a) Morfologi area Dense Urban.................................................
26
Gambar 2.6(b) Morfologi area Urban............................................................
26
Gambar 2.6(c) Morfologi area Sub Urban ....................................................
26
Gambar 2.6(d) Morfologi area Rural.............................................................
26
Gambar 3.1
Alat ukur Optimasi BlueRose CDMA1x ..............................
27
Gambar 3.2
Tampilan pada alat ukur........................................................
28
Gambar 3.3
Map area target dengan 4 pemancar......................................
39
Gambar 3.4
Knife – Edge Diffraction.......................................................
31
Gambar 3.5
Grafik Knife – Edge Diffraction ...........................................
31
Gambar 3.6(a) Ilustrasi Contoh kasus di lapangan........................................
32
Gambar 3.6(b) Ilustrasi secara Geometri.......................................................
33
Gambar 4.1
Area target beserta 4 pemancar .............................................
35
Gamber 4.2
Peta Letak Pemancar Slipi ....................................................
36
Gamber 4.3
Peta Letak Pemancar Jembatan 5..........................................
38
Gamber 4.4
Peta Letak Pemancar Grogol.................................................
40
xi
Gamber 4.5
Ilustrasi Gambar Pemancar Grogol.......................................
41
Gamber 4.6
Ilustrasi Geometri Pemancar Grogol.....................................
41
Gamber 4.7
Peta Letak Pemancar Cideng ................................................
45
Gamber 4.8
Ilustrasi Gambar Pemancar Cideng.......................................
46
Gamber 4.9
Ilustrasi Geometri Pemancar Cideng ....................................
47
xii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah Sistem komunikasi bergerak bukanlah suatu teknologi baru. Akan tetapi yang jelas teknologi ini terus berkembang dengan cepat. Hal ini didukung dengan kekurangan-kekurangan yang ada pada sistem analog maupun digital yang sudah ada. Sistem komunikasi bergerak ada yang disebut sebagai Global System for Mobile Communication (GSM) dan setelah mengalami pengembangan-pengembangan maka lahirlah sistem komunikasi bergerak lainnya yang disebut Code Division Multiple Access (CDMA). Kedua sistem bergerak tersebut menggunakan antena pemancar sebagai output dari sinyal transmisinya baik itu didaerah urban (daerah area kota), sub urban (Pinggiran kota) maupun Rural (Pedesaan). Pada area di daerah urban, hampir sebagaian besar terdapat obstacleobstacle yang mempengaruhi membuat nilai path loss atau rugi-rugi daya pancar bisa semakin besar. Akibatnya pelanggan yang tinggal didaerah penerima tidak mendapatkan sinyal yang cukup untuk menerima informasi. Sehingga diperlukan analisa yang tepat baik secara perhitungan maupun secara pengukuran pada daerah tersebut.
1
2
1.2 Tujuan Penulisan Adapun tujuan penulis mambahas masalah ini adalah untuk menganalisa suatu area yang berbasis jaringan CDMA dengan membandingkan hasil pengukuran dengan hasil perhitungan secara teori.
1.3 Pembatasan Masalah Agar pembahasan lebih terfokus pada masalah yang dianalisa, penulis hanya membatasi pengukuran pada area target di Jalan Kyai Tapa Jakarta Barat. Dimana area tersebut memiliki kualitas sinyal yang tidak baik dan area itu hanya di cover oleh 4 (empat) pemancar yaitu BTS Grogol, Cideng, Jembatan lima dan Slipi. Perhitungan yang dilakukan menggunakan perhitungan dengan model Lee dan Hata untuk daerah urban.
1.4 Metode Penulisan Tahapan yang perlu dilakukan dalam analisa konfigurasi antena adalah: 1. Menentukan area yang bermasalah yang akan dianalisa. 2. Survey lapangan untuk mengetahui keadaan daerah dan halanganhalangan yang mungkin mempengaruhi propagasi gelombang. 3. Menganalisa masalah yang ada pada daerah Urban. 4. Melakukan pengukuran di area target dan membandingkannya dengan hasil perhitungan.
3
1.5 Sistematika Penulisan Untuk memudahkan penjelasan mengenai pokok-pokok bahasan dari tiap-tiap bagian, penulis menyusun bahasan sebagai berikut:
BAB I : Pendahuluan Pendahuluan berisi tentang latar belakang masalah, tujuan, pembatasan masalah, metode penulisan, dan sistematika penulisan tugas akhir.
BAB II : Teori Pendukung Teori pendukung ini berisi tentang teori mendasar yang dibahas secara umum, yaitu dasar-dasar antena beserta parameter-parameter antena, Loss yang disebabkan oleh propagasi gelombang radio, rumus prediksi redaman didaerah Urban, dan jenis-jenis morfologi.
BAB III : Model Perhitungan Pathloss Pada Daerah Urban Dalam Bab ini menjelaskan mengenai cara pengukuran yang dilakukan diarea target dengan alat ukur dan penjelasan rumus model Lee dan model Hata.
BAB IV : Analisa Pathloss Pada bab ini berisi penyajian data-data tentang parameter-parameter yang diperlukan dalam perhitungan dan pengukuran pathloss dan kemudian dibandingkan dan dianalisa.
4
BAB V : Penutup Pada bab ini berisi kesimpulan dari keseluruhan analisa mengenai pengukuran dan perhitungan pathloss di daerah urban.
Daftar Pustaka
BAB II TEORI DASAR
2.1 ANTENA Antena didefenisikan sebagai alat pemancar dan penerima gelombang elektromagnetik. Antena merupakan komponen yang Sangat penting dalam sistem komunikasi gelombang mikro. Antena yang digunakan adalah antena gelombang mikro teresterial yang pada pemancar berfungsi mengubah gelombang listrik menjadi gelombang elektromagnetik. Sedangkan pada penerima berfungsi untuk mengubah gelombang elektromagnetik menjadi gelombang listrik. Pada umumnya sistem radio gelombang mikro menggunakan tipe antena parabolik dan antena horn karena memiliki pancaran yang sangat terarah.
2.1.1
Parameter Dasar Antena Untuk menggambarkan kerja suatu antena, definisi berbagai parameter
antena sangat diperlukan. Beberapa parameter saling berhubungan namun tidak semua parameter-parameter tersebut diperlukan untuk penggambaran secara lengkap dari kerja antena.
2.1.1.1 Penguatan (Gain) Gain dari sebuah antena adalah kemampuan antena untuk mengirimkan gelombang yang berisi informasi kearah yang diinginkan. Pada antena pemancar, gain dari antena menunjukan tingkat kekuatan antena untuk mengarahkan energi
5
6
radiasi ke arah antena penerima. Dan pada antena penerima, gain menunjukan kemampuan antena untuk menerima energi radiasi tersebut. Secara matematis nilai gain dapat di hitung dengan humus: G= Dimana :
η .4π . A λ2
(2-1)
η = Efisiensi antena A = Luas Permukaan antena (m 2 )
λ = Panjang Gelombang ( m )
Rumus tersebut menunjukan bahwa gain yang besar dapat diperoleh dengan meningkatkan ukuran diameter atau ukuran fisik dari antena dan juga memperbesar frekuensi yang di pancarkan oleh antena. Antena parabolik yang ada di pasaran tidak memiliki efisiensi sebesar 100%. Ini dikarenakan adanya sejumlah daya yang hilang pada tepi antena dan antena yang dibuat tidak berbentuk parabolik sempurna. Pada umumnya efisiensi sebesar 50% - 70%.
2.1.1.2 Pengarahan (Directivity) Directivity adalah kemampuan antena untuk mengkonsentrasikan energi pada arah tertentu dibandingkan dengan radiasi pada arah yang lain. Secara matematis directivity didefinisikan sebagai perbandingan antara intensitas radiasi maksimum dengan intensitas radiasi dari sumber isotropis. Persamaan directivity yaitu (Balanis, 1982 : 29) :
D=
4πU max Pmax
(2-2)
7
dimana:
D
: directivity
Umax
: intensitas radiasi maksimum
Pmax
: daya yang diradiasikan
Intensitas radiasi yang ada pada antena atau pada suatu system memiliki kemampuan penerimaan sinyal yang tidak selalu sama besarnya untuk ke segala arah. Pada arah tertentu kadang-kadang satuannya nol.
2.1.1.3 Pola Radiasi Polarisasi dari gelombang didefenisikan sebagai arah dari vektor medan listrik (E) terhadap arah propagasi gelombang radio. Dalam sistem radio gelombang mikro, antena yang digunakan mempunyai polarisasi yang linier. Gelombang yang terpolarisasi secara linier yang dipropagasikan pada permukaan bumi dinyatakan terpolarisasi secara horizontal jika medan listriknya berada pada arah horizontal. Dan sebaliknya dinyatakan terpolarisasi secara vertikal jika medan listriknya berada pada arah vertikal. Maka pola radiasi (P) dinyatakan menurut Balanis, 1982 adalah P = 10 Log
PO (dB) PT
P (dB ) = PO (dBm) − PT (dBm)
dimana : P
: intensitas radiasi antena pada sudut tertentu
PO
: daya yang diterima antena pada sudur 0o
(2-3)
(2-4)
8
PT
: daya yang diterima antena pada sudut tertentu
Pola radiasi umumnya terdiri dari main lobe yaitu arah pola radiasi yang dikehendaki dan minor lobe yang merupakan arah radiasi yang tidak dikehendaki dan beberapa side lobe dan back lobe.
2.1.1.4 Antena Noise Setiap saluran transmisi memiliki noise pada media transmisinya. Noise figure adalah ukuran noise praktis yang disebabkan pada jaringan noise praktis yang dibandingkan dengan jaringan ideal. Untuk suatu sistem linier Noise Figure (NF) dituliskan sebagai berikut: NF =
Pno G.k .T0 .Bn
(2-5)
Dimana : Pno = No = Daya noise output (watt) G = Gain sistem k = Konstanta Boltzman = 1.38 x 10 −23 J / °K T0 = Temperatur ruang 17 °C atau 290 °K
Bn = Bandwidth Noise (Hz)
Noise figure yang memasuki sebuah sistem melalui antena dapat mengganggu keandalan dari antena dan dapat mengurangi efesiensi dari sistem
9
radio gelombang mikro. Keandalan dari suatu sistem komunikasi dirancang untuk memiliki NF yang berasal dari Noise Temperatur yang kecil. Noise Figure suatu antena bergantung kepada: 1. Loss antar antena-antena dan input penerima. 2. Sky Noise dari galaksi, matahari dan bulan. 3. Penyerapan gas atmosfir dan hujan. 4. Radiasi dari bumi ke bagian belakang antena. 5. Interferensi dari sumber radio.
Umumnya nilai NF yang disebabkan oleh interferensi dari sumber radio telah ditentukan oleh pabrik yang membuat peralatan radio. Noise Temperatur dari peralatan adalah noise panas terjadi pada sistem. Jika peralatan dihubungkan ke sumber tanpa noise, maka noise temperatur yang terjadi:
Te =
Dimana:
P no G.k .d f
(2-6)
Te = Input noise temperatur efektif dan ukuran dari sumber noise di
dalam peralatan (°K)
Pno = Daya noise output (watt) d f = Band frekuensi (Hz)
10
2.1.2
Tipe Antena
Terdapat beberapa tipe antena antara lain:
2.1.2.1 Antena Omnidirectional
Antena Omnidirectional, yaitu jenis antena yang memiliki pola pancaran sinyal ke segala arah dengan daya yang sama. Untuk menghasilkan cakupan area yang luas, gain dari antena omnidirectional harus memfokuskan dayanya secara horizontal (mendatar), dengan mengabaikan pola pemancaran ke atas dan ke bawah, sehingga antena dapat diletakkan di tengah-tengah base station. Dengan demikian keuntungan dari antena jenis ini adalah dapat melayani jumlah pengguna yang lebih banyak. Namun, kesulitannya adalah pada pengalokasian frekuensi untuk setiap sel agar tidak terjadi interferensi. Antena jenis ini biasanya digunakan pada lingkup yang mempunyai base station terbatas dan cenderung untuk posisi pelanggan yang melebar.
Gambar 2-1 Pola radiasi antena Omnidirectional
11
2.1.2.2 Antena Directional
Antena directional, yaitu antena yang mempunyai pola pemancaran sinyal dengan satu arah tertentu. Antena ini secara ideal digunakan sebagai penghubung antar gedung atau untuk daerah (konfigurasi Point to Point) yang mempunyai konfigurasi cakupan area yang kecil seperti pada lorong-lorong yang panjang.
Gambar 2-2 Pola radiasi antena Directional
2.2 LOSS YANG DISEBABKAN OLEH PROPAGASI GELOMBANG RADIO
Propagasi gelombang radio pada network selular pada dasarnya sama dengan propagasi radio gelombang mikro digital (GMD) pada link terrestrial, dalam hal fenomena-fenomena yang terjadi dalam propagasi sinyal seperti fading, refleksi, difraksi, scattering dan lain-lain. Tetapi pada network selular memiliki beberapa karakteristik-karakteristik yang berbeda terutama disebabkan pada penggunaan teknik modulasinya dan frekuensi kerja yang berbeda, dimana ia
12
mempunyai frekuensi kerja yang lebih rendah. Pada link GMD yang mempunyai frekuensi kerja lebih tinggi, syarat Line of Sigth (LOS) harus terpenuhi.
2.2.1 Efek atmosfir pada propagasi Gelombang radio
Penggunaan atmosfir bumi sebagai media transmisi gelombang mikro merupakan penyelesaian dalam masalah pengiriman data dibandingkan dengan media lainnya. Pada umumnya dalam sistem komunikasi selular antara BTS dan MS tidak mengalami bebas pandang secara langsung (line of sight) karena jarak yang berjauhan antara pemancar dan penerima juga adanya halangan (Obstacle) antara keduanya, sehingga sinyal yang diterima pada MS merupakan penjumlahan dari beberapa sinyal. Karena panjang jalur propagasi yang tidak sama, informasi yang dibawa pada hubungan radio akan mengalami penyebaran atau penundaan.
Efek atmosfir pada propagasi gelombang radio antara lain:
2.2.1.1 Penyerapan
Pada sistem komunikasi microwave, oksigen dan beberapa jenis gas yang terdapat di atmosfir akan menyerap sebagian energi microwave. Sehingga menyebabkan level sinyal yang diterima lebih kecil dari sinyal yang dipancarkan. Hujan dapat menyerap dan menghamburkan sebagian dari energi microwave. Sehingga hujan pada sistem propagasi gelombang radio microwave sangat besar pengaruhnya terutama jika frekuensi yang digunakan sangat tinggi.
13
2.2.1.2 Pembiasan
Pembiasan adalah salah satu efek atmosfir pada propagasi radio yang biasanya disebabkan oleh perubahan karakteristik atmosfir seperti temperatur, kelembapan dan kepadatan lapisan atmosfir. Perubahan temperatur menyebabkan faktor K yang telah diatur pada antena (K= 4/3) menjadi lebih besar.
2.2.1.3 Ducting
Pada kondisi tertentu, pembiasan atmosfir menyebabkan pancaran microwave terperangkap dalam gelombang pemandu yang disebut duct. Sehingga akan menimbulkan adanya gangguan transmisi. Ducting biasanya disebabkan oleh kurang tingginya antena, lapisan atmosfir yang sangat padat (High density), cuaca yang sangat lembab yang sering terjadi.
2.2.2 Efek dari Permukaan Tanah Pada Propagasi Gelombang Radio.
Propagasi dari sistem radio gelombang mikro sangat dipengaruhi oleh rintangan seperti bukit, pohon dan gedung tinggi yang berada diantara antena pemancar dan antena penerima, karena rintangan ini akan menyebabkan menurunnya energi microwave.
2.2.2.1 Pemantulan (Reflection)
Pemantulan oleh tanah in dapat disebabkan karena digunakannya beamwidth yang lebar atau karena adanya rintangan yang dapat memantulkan sinyal informasi yang dikirim. Pemantulan ini dapat menyebabkan sinyal
14
langsung dan sinyal pantul tiba di antena penerima dalam waktu berbeda atau mengalami delay sehingga sinyal yang tiba di antena penerima tidak jelas. Efek dari pemantulan ini dapat dihindarkan dengan menggunakan antena parabolik dengan beamwidth sempit atau pada saat awal memilih lokasi site kita pilih lokasi yang tidak terlalu banyak rintangannya.
Gambar 2-3 Pemantulan pada permukaan tanah
2.2.2.2 Penyebaran (Diffraction)
Penyebaran adalah sebuah karakteristik dari gelombang elektromagnetik yang terjadi ketika sinyal melewati halangan dengan peristiwa penyerempetan (Grazing Incident).
2.2.2.3 Penghamburan (Scattering)
Pemantulan difusi gelombang mangnetik dengan hubungan tertentu antara fase gelombang terhambur dan gelombang datang disebuah sudut.
15
2.3 GANGGUAN PROPAGASI
Dalam melaksanakan hubungan komunikasi radio ada kalanya terjadi gangguan yang dapat mengurangi kualitas komunikasi. Gangguan tersebut dapat berasala dari perangkat sendiri maupun dari luar perangkat yaitu gangguan yang terjadi dalam proses propagasi gelombang radio. Gangguan yang terjadi dalam proses perambatan gelombang radio disebabkan oleh sifat-sifat lapisan-lapisan atmosfer yang kepadatannya (density) beraneka ragam dimana pada lapisan-lapisan tersebut sering terjadi peristiwa elektrik matahari.
Diantara gangguan propagasi yang ada, antara lain berupa: 1. Polarisasi 2. Refleksi 3. Refraksi 4. Fading
2.3.1 Polarisasi
Polarisasi merupakan peristiwa terjadinya perlawanan medan magnetik dan medan elektrik terhadap gelombang radio yang merambat di udara. Polarisasi terjadi karena gelombang radio yang merambat melewati permukaan tanah akan menyebabkan muatan bumi membangkitkan sebuah arus dan sebagian kekuatan gelombang radio tersebut diperlemah karena terjadinya penyerapan oleh bumi.
16
Adanya polarisasi menyebabkan itu, meskipun gelombang radio tetap merambat tetapi arahnya sudah berubah sehingga energi perambatannya semakin lama semakin melemah.
2.3.2 Refleksi
Refleksi merupakan peristiwa terpantulnya kembali gelombang radio setelah mengenai permukaan suatu media/benda, dimana besarnya sudut datang sama dengan sudut pantul pada bidang pemantul (sesuai dengan hukum snellius). Peristiwa reflesi ini mengakibatkan gelombang yang sampai pada antena penerima mengalami redaman yang besar dan arah gelombangbe berubah dari semula. Selain itu, waktu yang diperlukan gelombang untuk merambat juga menjadi semakin panjang dibandingkan dengan gelombang langsung.
2.3.3 Refraksi
Refraksi adalah peristiwa pembiasan pada atmosfer yang disebabkan oleh tidak homogennya partikel-partikel lapisan udara di angkasa yang menyebabkan perubahan arah perambatan gelombang datang karena melewati batas pertemuan antara satu media ke media yang lain dengan kerapatan yang berbeda. Lapisan atmosfer memiliki konstanta dielektrik yang besar karena adanya molekulmolekul gas terutama uap air. Kerapatan udara dan distribusi uap air bervariasi sesuai dengan ketinggian, sehingga arah gelombang radio yang melewati kepadatan udara yang berbeda akan mangalami pembiasan.
17
Akibat dari refraksi ini, kemampuan gelombang radio untuk mencapai ke antena penerima akan berkurang karena gelombang radio tersebut harus melewati bermacam kerapatan udara dengan indeks bias yang berbeda-beda.
2.3.4 Fading.
Fading merupakan peristiwa menurunnya kekuatan gelombang radio yang diterima oleh antena penerima setelah merambat jauh dari antena pemancar sehingga kualitas penerimaan informasi tidak sempurna. Fading disebabkan oleh adanya perubahan kondisi troposfer yang dipengaruhi oleh bermacam peristiwa atmosfer selama propagasi sehingga mempengaruhi kuat sinyal sebelum ditangkap antena penerima. Fading paling menonjol dalam meredam kuat sinyal penerima dan pengaruh fading akan bertambah dengan semakin tingginya frekuensi yang dipergunakan. Terjadinya
fading,
jelas
menyebabkan
dapat
mengurangi
mutu
penyampaian informasi, bahkan kadang-kadang terputus sama sekali dalam beberapa detik yang disebut dengan outage (tidak tersalurnya informasi). Fading ada dua jenis, yaitu:
2.3.4.1 Fading cepat (Multipath fading)
Multipath fading merupakan tipe fading yang paling umum terjadi, terutama pada hubungan radio bebas pandang. Pada prakteknya, sinyal terima merupakan penjumlahan dari sinyal langsung dan satu atau lebih sinyal tidak
18
langsung. Sinyal-sinyal tersebut menempuh jarak yang berbeda-beda sehingga menyebabkan perbedaan amplitudo dan fasa diujung terima. Hal ini menyebabkan perbedaan level sinyal yang diterima berubah-ubah (diperkuat/diperlemah) dengan cepat dan sewaktu waktu dapat hilang sama sekali.
Gambar 2-4 Multipath fading yang biasa terjadi
2.3.4.2 Fading Lambat
Fading lambat terutama disebabkan oleh perubahan konfigurasi alam diantara base station dan penerima yang akan menyebabkan fluktasi redaman lintasan (path loss) akibat efek bayangan dari penghalang alam (shadowing)
2.4 LOSS (Rugi / Redaman)
Dalam proses perambatannya, gelombang radio mengalami gangguangangguan pada propagasi disepanjang lintasan dari antena pemancar ke antena penerima. Selain gangguan-gangguan seperti yang telah dikemukakan diatas, gangguan tersebut dapat pula berupa loss (rugi / redaman), loss ini mengakibatkan lemahnya sinyal yang ditransmisikan. Loss tersebut terdiri dari:
19
1. redaman transmisi ruang bebas (Free space loss) 2. redaman akibat curah hujan 3. redaman penghalang 4. redaman propagasi
2.4.1 Redaman Transmisi Ruang Bebas (Free Space Loss)
Pada transmisi gelombang radio antara dua titik dalam ruang bebas, besarnya input daya penerimaan pada jarak jangkauan tertentu dari titik pancar dapat diturunkan dari persamaan Lee:
LFSL dB = −20 log(
λ ) 4πd
(2-7)
Dengan: : Panjang Gelombang (meter) d : Jarak antena pemancar ke penerima (meter)
2.4.2 Diversity
Diversitas adalah cara yang terbaik untuk mengurangi fading. Hal ini sangat menguntungkan pada sistem jaringan CDMA yaitu kemampuan untuk menyediakan diversitas jalur yang banyak, sehingga semakin besar jumlah diversitas, maka baik performansi sistem propagasi radio dalam lingkungan komunikasi yang tidak baik.
20
Diversity atau penerimaan ganda sering digunakan untuk mengatasi fading. Metoda fading terdiri dari beberapa macam. Dalam sistem micowave diversity yang biasa digunakan adalah diversity ruang atau diversity frekuensi. Untuk sebagian besar diversity diperlukan peralatan penerima rangkap. Keluarannya digabungkan untuk mendapatkan signal to noise ratio (S/N) yang memenuhi
syarat
kehandalan.
Switcher
atau
combiner
memilih
atau
menggabungkan (S/N) yang berbeda. Seperti telah disebutkan diatas tipe diversity, yang biasa digunakan dalam sistem microwave dalam mengatasi fading terdiri dari dua tipe yaitu diversity ruang dan diversity frekuensi: •
Diversity ruang (Space diversity), pada diversity digunakan dua atau lebih
antena penerima untuk menerima dari beberapa pemancar. Antena –antena ini biasanya dipasang terpisah secara vertikal pada tower yang sama, untuk menampung lintasan langsung dari pemancar. Terhadap sinyal yang merambat secara vertikal dalam jalur microwave, kemungkinan terjadi fading secara simultan tidak besar, biasanya akan terdapat sinyal yang cukup kuat pada satu penerima. Untuk proteksi terhadap kemungkinan adanya kerusakan perangkat, menggunakan satu jenis frekuensi. Diversity ruang juga dikenal sebagai diversity lintasan (Path diversity). Diversity ini merupakan cara paling efektif untuk mengatasi fading yang disebabkan oleh hujan. •
Diversity
frekuensi
(Frekuensi
Diversity)
merupakan
sistem
yang
menggunakan dua atau lebih frekuensi berbeda untuk mengirimkan informasi yang sama, sehingga kemungkinan gangguan fading tidak akan terjadi
21
serentak pada frekuensi yang berbeda tersebut. Untuk mengatasi fading, dalam prakteknya dua buah frekuensi yang dikirim harus mempunyai selisih perbedaan 3-5%. Tetapi dikarenakan keterbatasan daerah frekuensi, terutama dinegara-negara yang pemakaian frekuensinya tinggi, perbedaan frekuensi yang dikirim biasanya hanya 2% atau 3% saja. Penerimaan diversity ini memerlukan dua atau lebih parameter, masing-masing pemancar beroperasi pada frekuensi yang berbeda, serta dua atau lebih penerima. Umumnya sistem ini menggunakan antena yang sama. Sistem yang banyak menggunakan peralatan seperti ini dianggap dapat memberikan peningkatan kehandalan dalam kualitas penerimaan. Seperti diversity ruang sinyal yang cukup kuat akan terdapat pada salah satu penerima saja.
2.5 RUMUS PREDIKSI REDAMAN LINTASAN
Selisih antara daya yang dipancarkan dengan daya yang diterima disebut redaman lintasan. Pada sistem komunikasi radio, besanya redaman lintasan tersebut dipengaruhi oleh frekuensi operasi yang dipergunakan, jarak antara pemancar dan penerima, kondisi udara sebagai medium transmisi, termasuk faktor-faktor yang mempengaruhinya, serta objek yang dapat menghalangi lintasan perambatan gelombang seperti gunung, bukit, bangunan dan pepohonan. Topografi permukaan bumi sangat beraneka ragam, namun pada dasarnya dapat dikelompokkan sebagai berikut: 1. permukaan bumi datar atau dianggap datar 2. permukaan bumi tidak datar (berbukit atau pegunungan)
22
Batas yang jelas antara kedua jenis permukaan bumi ini tidak dapat didefenisikan dengan pasti. Tetapi Okumura memberikan batasan bahwa, permukaan bumi datar bila permukaan bumi tersebut rata atau sekalipun bergelombang, tinggi undulasinya tidak lebih dari 20 meter. Banyak model perhitungan untuk memprediksi redaman lintasan dalam transmisi gelombang radio. Rumus yang paling sederhana adalah model rumus redaman transmisi ruang bebas (Free space loss) seperti pada persamaan Friis:
LdB = GT − G R − 20 log λ + 20 log d + 22
(2-8)
Model perhitungan ini dipergunakan apabila kondisi saling melihat (Line of sight) antara pemancar dan penerima terpenuhi dan hanya ada satu sinyal langsung yang diterima tanpa adanya halangan (Obstacle). Dengan asumsi antena isotropik tanpa redaman kabel pada kedua sisi pemancar dan penerima ( GT = G R = 1 ) Model perhitungan propagasi ini dirasa kurang teliti karena lintasan sinyal pada sistem gelombang radio biasanya melalui beberapa pantulan dan difraksi oleh berbagai objek. Namun demikian, model rumus redaman transmisi ruang bebas tetap memegang peranan penting untuk perhitungan dan pengecekan. Model perhitungan yang dirasa paling lengkap dan mudah dipergunakan adalah model perhitungan Okumura – Hata. Model rumus perhitungan ini diformulasikan oleh Hata berdasarkan hasil pengukuran yang di sekitar Tokyo Jepang.
23
2.5.1 Rumus redaman lintasan pada daerah urban
Hasil percobaan yang dilakukan oleh okumura disekitar kota Tokyo memberikan analisa yang detil untuk memprediksi redaman lintasan pada daerah urban dan telah dinyatakan oleh Hata kedalam rumus empiris. Sehingga besarnya redaman lintasan pada daerah urban dapat dinyatakan dalam persamaan:
L(Urban)dB = 69,55 + 26,16 log f c − 13,82 log hte − a(h re ) + (44,9 − 6,55 log hte ) log d
………..(2-9)
fc
Frekuensi kerja (MHz) mulai dari 10 MHz hingga 1500 MHz
hte
Tinggi antena pemancar (meter)
hre
Tinggi antena pemerima (meter)
d
Jarak antara pemancar dan penerima (Km)
a (hre )
Faktor koreksi tinggi antena penerima (dB)
Untuk kota kecil atau sedang, faktor koreksi a (hre ) diberikan oleh persamaan: a (hre ) = (1.1 log f c − 0.7) hre − (1.56 log f c − 0.8) dB
(2-10)
Sedangkan untuk kota besar:
a (hre ) = 8.29 (log1.54hre ) 2 − 1.1 dB
untuk f c ≤ 300 MHz
a (hre ) = 3.2 (log11.75hre ) − 4.97 dB untuk f c ≥ 300 MHz 2
(2-11)
24
Untuk memperoleh redaman lintasan di daerah suburban dapat diturunkan dari persamaan standar hata untuk daerah urban dengan menambahkan faktor koreksi sehingga diperoleh persamaan berikut: L ( Suburban) = L(urban) − 2[log ( f c / 28)]2 − 5.4
(2-12)
Dan untuk daerah rural terbuka, persamaannya:
L( Rural ) = L(urban) − 4.78 (log f c ) 2 − 18.33 log f c − 40.98
(2-13)
Walaupun model hata tidak memiliki koreksi lintasan spesifik seperti yang disediakan model Okumura, tetapi persamaan-persamaan diatas sangat praktis untuk digunakan dan memiliki akurasi sangat baik. Hasil prediksi dengan model Hata hampir mendekati hasil dengan model Okumura, untuk jarak d lebih dari 1 Km. Model ini sangat baik untuk sistem mobile dengan ukuran sel besar, tetapi kurang cocok untuk sistem dengan radius sel kurang dari 1 Km.
#%'! I %# &! F GH E E #%$! CD AB ? @ "! !
JLK MON!P QLROM!R!K M!N!P )( #
#*( #
$+( #
,+( # -)( # &+( # /10 23 4 5 6879;:+<>=
+( #
.+( #
Gambar 2-5 Grafik Perbandingan Morfologi Urban dan Suburban dengan frekuensi 800 MHz
25
2.6 TIPE DARI MORFOLOGI
Morfologi dapat dibagi atas:
2.6.1 Daerah Dense Urban
Dense urban merupakan daerah yang biasanya disebut sebagai pusat kota (Down town) atau distrik bisnis yang terdiri dari populasi penduduk yang padat seperti terlihat pada gambar 2.6 (a).
2.6.2 Daerah Urban
Merupakan daerah perkotaan. Ciri-ciri daerah ini adalah tingkat kepadatan rumah/ gedung yang cukup besar dengan banyaknya gedung-gedung bertingkat, seperti terlihat pada gambar 2.6 (b).
2.6.3 Daerah Sub-Urban
Dapat dikatakan merupakan daerah pinggiran kota. Terdapat banyak komplek perumahan, serta memiliki daerah dengan keragaman kepadatan tanaman dan tinggi pohon, seperti terlihat pada gambar 2.6 (c). 2.6.4 Daerah Rural
Pada daerah ini mempunyai ciri banyak terdapat daerah terbuka, berhutan dan adanya pegunungan, seperti terlihat pada gambar 2.6 (d).
26
Gambar 2-6 (a) Morfologi area Dense Urban
Gambar 2-6 (c) Morfologi area Sub Urban
Gambar 2-6 (b) Morfologi area Urban
Gambar 2-6 (d) Morfologi area Rural
BAB III MODEL PERHITUNGAN PATHLOSS PADA DAERAH PERKOTAAN
3.1 PENGUKURAN Rx POWER DI AREA TARGET Pengukuran level sinyal di Jalan Kyai Tapa yang merupakan area target menggunakan alat ukur Optimasi BlueRose CDMA1x seperti terlihat pada gambar 3.1 dan tampilan alat ukur tersebut terlihat pada gambar 3.2.
Gambar 3-1 Alat ukur Optimasi BlueRose CDMA1x
27
28
Gambar 3-2 Tampilan pada alat ukur
Dengan menggunakan alat ukur ini, kita dapat mengetahui: 1. Level sinyal dipenerima dan pemancar berupa grafik. 2. PN yang mengcover area target. 3. Tampilan map area yang dilengkapi dengan jarak pemancar ke penerima dan kode PN dari pemancar tersebut.
Seperti yang telah dijelaskan dalam bab sebelumnya, dalam pembatasan masalah, bahwa level sinyal yang diukur dan diperhitungkan merupakan level sinyal terima pada stasiun penerima (Rx)
29
3.2 ANALISA KEADAAN LINGKUNGAN SECARA DETAIL Yang pertama dilakukan adalah mengetahui topografi atau kontur bumi dari lintasan gelombang radio. Data ini diperlukan untuk mengetahui penyebab Loss pada daerah target yang berlokasi di Jalan Kyai Tapa. Dari profil tersebut kita juga dapat mengetahui ada atau tidak nya obstacle yang menghalangi perambatan gelombang dari pemancar ke penerima yang ada di daerah target. Kemudian dilakukan perhitungan Loss sehingga dapat diketahui berapa daya yang diterima penerima. Berikut adalah gambar area beserta 4 (empat) pemancar (BTS) yang dapat Mengcover daerah target tersebut.
2
Daerah target 3
1 4
Gambar 3-3 Map area target dengan 4 pemancar
30
Pada pemancar yang terletak di Grogol dan Cideng terdapat Obstacle yang menghalangi perambatan gelombang di daerah target. Pada pemancar Grogol, obstacle berupa Gedung Teknik Sipil Trisakti dan pemancar Cideng obstacle berupa gedung Roxy Square. Untuk menghitung loss/redaman pada kedua pemancar ini, digunakan rumus redaman Lee karena pada sisi perhitungan dengan adanya loss, rumus Lee lebih akurat. Pada pemancar yang terletak di Jembatan 5 dan Slipi tidak terdapat adanya obstacle yang dapat mempengaruhi secara signifikan dalam perambatan gelombang, sehingga perhitungan ini dapat menggunakan rumus dari Hata untuk daerah Urban.
3.3 Loss dengan Model Lee Rumus yang dipakai untuk menghitung loss pada model Lee berdasar pada rumus perhitungan Fresnel – Kirchoff diffraction seperti pada rumus dibawah ini dan ilustrasi gambar seperti pada gambar 3.4. v=h
2.( d1 + d 2 ) λ.d1 .d 2
(3-1)
Dengan : h : Selisih ketinggian antara obstacle dan LOS dari pemancar (meter) d 1 : Jarak antena pemancar ke Obstacle (meter)
d 2 : Jarak Obstacle ke Penerima (meter)
: Panjang Gelombang (meter)
31
Tx
h Rx
d1
d2
Gambar 3-4 Knife Edge Diffraction
Menurut rumus diatas, apabila nilai dari titik difraksi dibawah garis line of sight (LOS), dan apabila nilai h negatif maka nilai v pun pasti akan negatif. Ketika nilai difraksi nya terletak pada LOS maka nilai v adalah nol. Ini dapat terlihat pada grafik dibawah ini.
Gambar 3-5 Grafik Knife Edge Diffraction (Sumber: Introduction To RF Propagation, John S, Seybold)
32
Solusi aproksimasi dari grafik Knife Edge – Kirchoff diffraction dalam model Lee adalah: Lr ( dB) = 0 dB,
v ≤ −1
(3-2)
Lr (dB) = 20 log(0,5 − 0,62v) dB, − 1 ≤ v ≤ 0
(3-3)
Lr (dB) = 20 log(0,5e −0,95v ) dB,
(3-4)
0 ≤ v ≤1
Lr ( dB) = 20 log(0,4 − 0,1184 − (0,38 − 0,1v) 2 dB, 1 ≤ v ≤ 2,4
Lr (dB) = 20 log(
0,225 ) dB, v ≥ 2,4 v
(3-5) (3-6)
3.4 Ilustrasi penggunaan rumus untuk menghitung difraksi loss
Perhitungan akurasi difaksi loss dalam sistem geometri merupakan perhitungan yang paling penting. Perhatikan gambar 3-6 (a) sebagai ilustrasi contoh dilapangan dan gambar 3-6 (b) berupa gambar geometrinya. Dan dari ilustrasi gambar geometri itu lah kita dapat menghitung difraksi loss.
Gambar 3-6 (a) Ilustrasi contoh kasus dilapangan
33
Gambar 3-6 (b) Ilustrasi secara geometri
Pada gambar 3-6 (b), perpanjangan garis dari aeE dapat membentuk sudut . Dimana
adalah:
α = β +γ
(3-7)
Pada rumus Fresnel – Kirchoff diffraction yaitu persamaan 3-1, kita perlu mencari h, dimana h adalah ED, tetapi pertama kita harus mencari bD dengan persamaan:
ED = tan(γ )(ab + bD) ED = tan( β )( AB + [10 − bD ])
(3-8)
Dari kedua persamaan diatas, kita bisa mendapatkan persamaan: bD =
tan( β )( AB + 10) − ab tan(γ ) tan(γ ) + tan( β )
(3-9)
Setelah bD kita dapatkan, kita dapat pula mengetahui nilai ED atau h.
34
Selain difraksi dari knife edge, keadaan lingkungan tidak selalu mempunyai single difraksi dan selalu ada multi difraksi difraksi. Difraksi dari permukaan atas gedung-gedung perlu juga diperhitungkan lossnya yaitu dengan persamaan: Lex = −11,7α
π .r λ
(3-10)
Dimana : = sudut dalam radian r = jari-jari lingkaran dengan diameter cOC (meter) = panjang gelombang (meter)
Perhatikan gambar 3-6 (b), lingkaran dengan jari-jari r = Oc = OC dan sudut cOC, maka r dapat diketahui dari persamaan dibawah ini:
r=
bD
2 cos(90 − α ) 2
(3-11)
BAB IV ANALISA PATHLOSS PADA DAERAH PERKOTAAN Dalam bab ini dijelaskan mengenai pengambilan data dan analisa terhadap data tersebut baik berdasarkan teori maupun data lapangan. Hal pertama yang dilakukan adalah menentukan area target dan mengukur parameter yang dibutuhkan untuk analisa seperti pada gambar 4.1. Kemudian dilakukan survey lapangan sehingga didapat semua data-data yang diperlukan. Dari hasil survey ini akan didapatkan profil topografi dan obstacle-obstacle yang menghalangin area pemancar. 2
Daerah target 3
1 4
Gambar 4.1 Area target beserta 4 pemancar
35
36
4.1 Data Pemancar Slipi
Daerah Target
Gambar 4.2 Peta Letak Pemancar Slipi
Informasi dari Pemancar Slipi: a. Jarak Pemancar ke Penerima = d = 1200 m b. Tinggi Pemancar = 41 m c. Gain Antena pemancar BTS Slipi = Gt = 15 dB d. Input Antena Power BTS Slipi = Pt = 37 dBm e. Tinggi Penerima = 2 m f. Loss kabel = 4 dB g. Frekuensi = 800 MHz
37
Perhitungan loss dengan rumus Hata yaitu persamaan 2-9 digunakan pada area pemancar Slipi, karena pada daerah tersebut tidak ditemukan adanya obstacle yang cukup mengganggu perambatan gelombang sinyal.
L(Urban)dB = 69,55 + 26,16 log f c − 13,82 log hte − a (h re ) + (44,9 − 6,55 log hte ) log d
Dengan a( hre ) = 3,2(log11,75.hre ) 2 − 4,97 dB untuk Fc ≥ 300 Mhz
Maka a (hre ) = 3,2(log11,75 x 2) 2 − 4,97 = 1,05 dB Sehingga: L(Urban)dB = 69,55 + 26,16 log f c − 13,82 log hte − a (h re ) + (44,9 − 6,55 log hte ) log d
L(Urban)dB = 69,55 + 26,16 log 800 − 13,82 log 41 − 1,05 + (44,9 − 6,55 log 41) log 1,2
= 69,55 + 75,94 – 22,29 – 1,05 + 2,71 = 124,86 dB
Total Power di Antena penerima adalah : Rx Power = Gt + Pt – Loss kabel – L(Urban)dB = 15 dB + 37 dBm – 4 dB – 124,86 dB = -76,86 dBm
38
4.2 Data Pemancar Jembatan 5
Daerah Target
Gambar 4.3 Peta Letak Pemancar Jembatan 5
Informasi dari Pemancar Jembatan 5: a. Jarak Pemancar ke Penerima = d = 1600 m b. Tinggi Pemancar = 25 m c. Gain Antena pemancar BTS Jembatan 5 = Gt = 15 dB d. Input Antena Power BTS Jembatan 5 = Pt = 37 dBm e. Tinggi Penerima = 2 m f. Loss kabel = 4 dB g. Frekuensi = 800 MHz
39
Perhitungan loss dengan rumus Hata yaitu persamaan 2-9 digunakan pada area pemancar Jembatan 5, karena pada daerah tersebut tidak ditemukan adanya obstacle yang cukup mengganggu perambatan gelombang sinyal.
L(Urban)dB = 69,55 + 26,16 log f c − 13,82 log hte − a (h re ) + (44,9 − 6,55 log hte ) log d
Dengan a (hre ) = 3,2(log11,75.hre ) 2 − 4,97 dB untuk Fc ≥ 300 Mhz Maka a (hre ) = 3,2(log11,75 x 2) 2 − 4,97 = 1,05 dB
Sehingga: L(Urban)dB = 69,55 + 26,16 log f c − 13,82 log hte − a (h re ) + (44,9 − 6,55 log hte ) log d
L(Urban)dB = 69,55 + 26,16 log 800 − 13,82 log 25 − 1,05 + (44,9 − 6,55 log 25) log 1,6
= 69,55 + 75,94 – 19,32 – 1,05 + 7,295 = 132,415 dB
Total Power di Antena penerima adalah : Rx Power = Gt + Pt – Loss kabel – L(Urban)dB = 15 dB + 37 dBm – 4 dB – 132,415 dB = -84,415 dBm
40
4.3 Data Pemancar Grogol
Obstacle
Daerah Target
Gambar 4.4 Peta Letak Pemancar Grogol
Informasi dari Pemancar Grogol: a. Jarak Pemancar ke Penerima = AP = 1200 m b. Jarak Pemancar ke Obstacle = PO = aS = 300 m c. Jarak Obstacle ke Penerima = AO = 900 m d. Lebar Obstacle = bB = cC = 20 m e. Tinggi Pemancar = 36 m
aP = 36-2 = 34 m
f. Tinggi Obstacle = 44 m
EO = 44-2 = 42 m
g. Tinggi Penerima = 2 m h. BC = bc = ES = Tinggi Obstacle – Tinggi Pemancar = 42 – 34 = 8 m i. Gain Antena pemancar BTS Grogol = Gt = 15 dB j. Input Antena Power BTS Grogol = Pt = 37 dBm k. Loss kabel = 4 dB
41
Pada area pemancar Grogol, perhitungan loss menggunakan rumus Lee seperti pada persamaan 3-1, karena pada area pemancar tersebut ditemukan adanya obstacle yang cukup mengganggu perambatan gelombang sinyal yaitu Gedung Teknik Sipil Trisakti. Ilustrasi gambar dapat terlihat pada gambar 4.5 dan secara geometri pada gambar 4.6.
Gambar 4.5 Ilustrasi gambar pemancar Grogol
Gambar 4.6 Ilustrasi Geometri pemancar Grogol
42
Dari Gambar 4.6, Aa didapatkan :
Aa = aP 2 + AP 2 = Sudut AaE =
34 2 + 1200 2 = 1200,482 m
; Sudut SaE = γ 2 ; γ = γ 1 + γ 2 ; ' = γ 1
aP 34 = = 0,0283 AP 1200
tan ' =
' = γ 1 =1,624°
Sehingga tan γ 2 =
' = 1,624°
ES 8 = = 0.0267 aS 300
γ 2 = 1.528°
γ =γ ' +γ2 = 1.528° + 1,624° = 3,15° tan = tan 3,15° = 0,06 tan γ =
bc ab
ab =
8 bc = = 145,27 m tan γ 0,06
Aa = ab + bB + AB
AB = Aa − ab − bB
ab = 145,27 m AB = 1200,482 - 145,27 - 20
Sehingga didapat AB = 1035,21 m Sudut BAC = , sehingga tan β =
BC 8 = = 0.00773 AB 1035,21
= 0,44° Mencari ketinggian = h = ED ED = tan γ (ab + bD)
ED = tan β ( AB + {20 − bD}) tan β .( AB + 20) − ab. tan γ tan γ + tan β (0,00773).(1035,21 + 20) − 145,27 x(0,06) = 0,06 + 0,00773
bD =
43
= 2,46 m BD = 20 − 2,46
Bb = bD + BD
BD = Bb − bD
AD = BD + AB
AD = 17,54 + 1035,21
BD = 17,54 m
AD = 1052,75 m
Dari perhitungan diatas, ketinggian h dapat dicari dengan rumus: Lihat segitiga ADE Sehingga
tan β =
sudut
ED AD
ED = tan β . AD ED = 0,00773 x 1052,75 ED = 8,14 m
Mencari Panjang gelombang dengan f = 800 MHz (CDMA M-8) 3.10 8 = 0.375 m 800.10 6
c λ= f
α =γ +β
3,15 + 0,44 = 3,59°
Mencari jari-jari r
r=
2,46 2 2 = = 39,23 m 3 α cos(90 − ) cos(90 − ,59 ) 2 2
bD
d1 = aD = ab + bD = 145,27 + 2,46 = 147,73 m d2 = AD = 1052,75 m
Mencari Knife Edge Diffraction Loss:
v=h
2.(147,73 + 1052,75) 2.(d1 + d 2) = 8,14 = 1,65 λ.d1.d 2 0,375.(147,73 x1052,75)
44
Dengan v = 1,65, maka nilai v memenuhi persyaratan 1 ≤ v ≤ 2,4 yaitu sesuai dengan persamaan 3-5, maka integral difraksi adalah:
Lr = 20 log(0,4 − 0.1184 − (0.38 − 0.1.v) 2 )
Lr = 20 log(0,4 − 0.1184 − (0.38 − 0.1x1.65) 2 ) = 17,54 dB
α = 3,59°
dalam radian
α = 0,01997π
Sehingga difraksi loss permukaan pada permukaan dapat dicari: L ex = −11,7.α (rad )
π .r π .39,23 = − 11,7.0,01997π = 13,30 dB λ 0,375
Total Loss = Lr + Lex = 17,54 + 13,30 = 30,94 dB
Menghitung free space loss (Lee formula):
LFSL dB = −20 log(
λ ) 4πd
= −20 log(
0.375 ) 4πx1200
LFSL dB = 92,083 dB
Total Power di Antena penerima adalah : Rx Power = Gt + Pt – Loss kabel – LFSL dB – Total Loss = 15 dB + 37 dBm – 4 dB – 92,083 dB – 30,94 dB = -75,023 dBm
45
4.4 Data Pemancar Cideng
Obstacle
Daerah Target
Gambar 4.7 Peta Letak Pemancar Cideng
Informasi dari Pemancar Cideng: a. Jarak Pemancar ke Penerima = AP = 1400 m b. Jarak Pemancar ke Obstacle = PO = aS = 1300 m c. Jarak Obstacle ke Penerima = AO = 100 m d. Lebar Obstacle = bB = cC = 25 m e. Tinggi Pemancar = 29 m
aP = 29-2 = 27 m
f. Tinggi Obstacle = 36 m
EO = 36-2 = 34 m
g. Tinggi Penerima = 2 m h. BC = bc = ES = Tinggi Obstacle – Tinggi Pemancar = 36 – 29 = 7 m
46
i. Gain Antena pemancar BTS Cideng = Gt = 15 dB j. Input Antena Power BTS Cideng = Pt = 37 dBm k. Loss kabel = 4 dB
Pada area pemancar Cideng, perhitungan loss menggunakan rumus Lee seperti pada persamaan 3-1, karena pada area pemancar tersebut ditemukan adanya obstacle yang cukup mengganggu perambatan gelombang sinyal yaitu gedung Roxy Square. Ilustrasi gambar dapat terlihat pada gambar 4.8 dan secara geometri pada gambar 4.9.
Gambar 4.8 Ilustrasi gambar pemancar Cideng
47
Gambar 4.9 Ilustrasi geometri pemancar Cideng
Dari Gambar 4.9, Aa didapatkan : Aa = aP 2 + AP 2 =
Sudut AaE =
27 2 + 1400 2 = 1400,260 m
; Sudut SaE = γ 2 ; γ = γ 1 + γ 2 ; ' = γ 1
aP 27 = = 0,0193 AP 1400
tan ' =
' = γ 1 =1,11°
Sehingga tan γ 2 =
' = 1,11°
ES 7 = = 0.005 aS 1300
γ 2 = 0,31°
γ =γ ' +γ2 = 1,11 + 0,31° = 1,42° tan = tan 1,41° = 0,02 tan γ =
bc ab
ab =
bc 7 = 283,66m = tan γ 0,02
ab = 283,66 m
48
Aa = ab + bB + AB
AB = 1400,260 - 283,66 - 25
AB = Aa − ab − bB
Sehingga didapat AB = 1091,60 m Sudut BAC = , sehingga tan β =
BC 7 = = 0.00641 AB 1091,60
= 0,37° Mencari ketinggian = h = ED
ED = tan γ (ab + bD) ED = tan β ( AB + {20 − bD})
tan β .( AB + 20) − ab. tan γ tan γ + tan β (0,00641).(1091,60 + 25) − 283,66 x(0,02) = 0,02 + 0,00641 = 5,16 m
bD =
BD = 25 − 5,16
Bb = bD + BD
BD = Bb − bD
AD = BD + AB
AD = 19,84 + 1091,60
BD = 19,84 m
AD = 1111,45 m
Dari perhitungan diatas, ketinggian h dapat dicari dengan rumus: Lihat segitiga ADE Sehingga
sudut
tan β =
ED AD
ED = tan β . AD ED = 0,00641 x 1111,45
ED = 7,13 m Mencari Panjang gelombang dengan f = 800 MHz (CDMA M-8)
λ=
c f
3.10 8 = 0.375 m 800.10 6
49
α =γ +β
1,42 + 0,37 = 1,79° 5,16 2 2 r= = 165,89 m = cos(90 − α ) cos(90 − 1,79 ) 2 2
bD
Mencari jari-jari r
d1 = aD = ab + bD = 283,66 + 5,16 = 288,81 m d2 = AD = 1111,45 m
Mencari Knife Edge Diffraction Loss:
v=h
2.(288,81 + 1111,45) 2.(d1 + d 2) = 7,13 = 1,09 λ.d1.d 2 0,375.(288,81x1111,45)
Dengan v = 1,09, maka nilai v memenuhi persyaratan 1 ≤ v ≤ 2,4 yaitu sesuai dengan persamaan 3-5, maka integral difraksi adalah:
Lr = 20 log(0,4 − 0.1184 − (0.38 − 0.1.v) 2 )
Lr = 20 log(0,4 − 0.1184 − (0.38 − 0.1x1,09) 2 ) = 14,50 dB
α = 1,78°
dalam radian
α = 0,0099π
Sehingga difraksi loss pada permukaan dapat dicari: L ex = −11,7.α ( rad )
π .165,89 π .r = − 11,7 x0,0099π = 13,55 dB λ 0,375
50
Total Loss = Lr + Lex = 14,50 + 13,55 = 28,05 dB
Menghitung free space loss (Lee formula):
LFSL dB = −20 log(
λ ) 4πd
= −20 log(
0.375 ) 4πx1400
LFSL dB = 93,421 dB
Total Power di Antena penerima adalah : Rx Power = Gt + Pt – Loss kabel – LFSL dB – Total Loss = 15 dB + 37 dBm – 4 dB – 93,421 dB – 28,05 dB = -73,471 dBm
51
4.5 Analisa Data Tabel 4.1 Daya Terima (Rx Power) antara Pengukuran dilapangan dan Teori Pengukuran
No
Nama BTS
Sektor (PN)
Rx Power Pengukuran
Rx Power Perhitungan
1 2 3 4
Slipi Jembatan 5 Grogol Cideng
Alpha (22) Beta (242) Alpha (124) Gamma (348)
-78 dBm -89 dBm -80 dBm -79 dBm
-76,860 dBm -84,415 dBm -75,023 dBm -73,471 dBm
Pada tabel 4.1 merupakan data-data Daya terima (Rx Power) yang diperoleh secara pengukuran dilapangan maupun secara teori perhitungan. Pada data hasil pengukuran, hasil yang didapat merupakan hasil fixed atau tetap, karena pengukuran yang dilakukan merupakan output langsung dari handset. Dari hasil teori perhitungan, untuk pemancar Slipi dan Jembatan 5, menggunakan rumus loss model Hata untuk menghitung propagasi gelombang karena pada area pemancar ini tidak ada obstacle yang dapat mempengaruhi perambatan gelombang. Sedangkan untuk pemancar Grogol dan Cideng, menggunakan rumus Lee dan perhitungan secara geometri karena pada area pemancar ini ditemukan obstacle yang signifikan dan dapat mempengaruhi perambatan gelombang. Dari hasil yang didapat, ada ditemukan perbedaan hasil baik secara pengukuran dan perhitungan. Dan hasil perbedaannya tidak terlalu jauh. Itu dikarenakan banyak faktor dalam perhitungan yang diabaikan, seperti halnya Gain antena penerima, loss permukaan jalan, keliru dalam hal ketinggian gedung (Obstacle) dan lain-lain.
BAB V PENUTUP
Dari tabel 4.1, dapat disimpulkan bahwa: 1. Dalam analisa perambatan gelombang outdoor menggunakan model Hata, pengukuran nomor 1 dan nomor 2 yaitu tanpa adanya obstacle diperoleh deviasi antara 3 dB sampai dengan 5 dB. 2. Dalam analisa perambatan gelombang outdoor menggunakan model Lee, pengukuran nomor 3 dan nomor 4 yaitu dengan adanya obstacle diperoleh deviasi antara 4 dB sampai dengan 5 dB.
52
DAFTAR PUSTAKA
Balanis, C.A. Antenna Theory Analysis and Design : Harper & Row Publisher, New York, 1982 Rappaport, Theodore S. Wireless Communications – Priciples and Practice (Second Edition) : Prentice Hall Inc, USA 2002 Milligan, Thomas. A. . Modern Antenna Design
(Second Edition) : Wiley
Intersience Publication, Canada 2005 K. Thompson, D. Whippler, Concepts of CDMA, Wireless Communication Symposium, Hewlett Packard Company, 1993. D. Crosby, Propagation Modelling for Fixes Wireless Access System, University of Cambridge, 2000 L. Freeman, Roger. Telecommunication Transmission Handbook. Third Edition. New York. 1991. K. Grag, Vijay. Wireless Network Evolution 2G to 3G. Prentice Hall, USA. 2002.
