perpustakaan digital polbandigilib.polban.ac.id/files/disk1/77/jbptppolban-gdl... · 2013. 5....

19
Bab II – Tinjauan Pustaka dan Landasan Teori Risan Bagja Pradana NIM 08334023 8 Laporan Tugas Akhir 2012 BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI Tinjauan Pustaka 2.1 Tools untuk membantu proses perancangan dan simulasi link radio microwave bukanlah suatu hal yang baru. Saat ini telah tersedia beberapa tools serupa untuk keperluan perancangan dan simulasi link radio microwave dengan beragam bentuk dan kemampuan. Beberapa tools ada yang dikemas dalam bentuk aplikasi komputer berbasis Windows, seperti Radio Mobile [12], Pathloss [13], dan Atoll Microwave [14]. Bahkan tools yang diimplementasikan dalam bentuk aplikasi berbasis web pun sudah tersedia secara cuma-cuma, seperti WRI Wireless Link Calculators [18], RF Link Budget Calculator [16], serta Fresnel Zone Calculator [17]. Literatur seputar tools untuk perancangan link radio microwave pun sudah pernah dipublikasikan, salah satunya berjudul Professional Path Analysis Using a Spreadsheet karya James Lawrence, Sr., NCE dari Texas A&M University [15]. Berikut dipaparkan sejumlah detail serta beberapa kekurangan dari tools untuk keperluan perancangan link radio microwave yang telah tersedia. 2.1.1 Radio Mobile dan Pathloss Radio Mobile merupakan aplikasi berbasis Windows yang dikembangkan oleh Roger Caudè. Radio Mobile memiliki kemampuan untuk merancang dan melakukan simulasi link radio microwave. Simulasi link radio pada Radio Mobile mampu menampilkan profil lintasan lengkap dengan bentuk kontur permukaan bumi serta daerah Fresnel Zone-nya. Beberapa parameter yang dihitung dan dianalisa pada Radio Mobile diantaranya: sudut elevasi antena, EIRP, Fresnel Zone, kondisi line-of-sight dari lintasan, free space loss, redaman akibat obstruksi, daya sinyal dipenerima, dan fade margin. Adapun kekurangan dari aplikasi Radio Mobile adalah ketidaklengkapan beberapa parameter dalam simulasinya. Radio Mobile tidak melibatkan perhitungan redalam hujan pada lintasannya. Selain itu simulasi pada Radio Mobile tidak mempertimbangkan kemungkinan terjadinya multipath fading. Fitur penting seperti penerapan space diversity dan perhitungan performa lintasan radio

Upload: others

Post on 14-Nov-2020

1 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Perpustakaan Digital Polbandigilib.polban.ac.id/files/disk1/77/jbptppolban-gdl... · 2013. 5. 15. · Author: putih Created Date: 7/28/2012 8:20:50 AM

Bab II – Tinjauan Pustaka dan Landasan Teori

Risan Bagja Pradana NIM 08334023 8 Laporan Tugas Akhir 2012

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

Tinjauan Pustaka 2.1Tools untuk membantu proses perancangan dan simulasi link radio

microwave bukanlah suatu hal yang baru. Saat ini telah tersedia beberapa tools

serupa untuk keperluan perancangan dan simulasi link radio microwave dengan

beragam bentuk dan kemampuan. Beberapa tools ada yang dikemas dalam bentuk

aplikasi komputer berbasis Windows, seperti Radio Mobile [12], Pathloss [13],

dan Atoll Microwave [14]. Bahkan tools yang diimplementasikan dalam bentuk

aplikasi berbasis web pun sudah tersedia secara cuma-cuma, seperti WRI Wireless

Link Calculators [18], RF Link Budget Calculator [16], serta Fresnel Zone

Calculator [17]. Literatur seputar tools untuk perancangan link radio microwave

pun sudah pernah dipublikasikan, salah satunya berjudul Professional Path

Analysis Using a Spreadsheet karya James Lawrence, Sr., NCE dari Texas A&M

University [15].

Berikut dipaparkan sejumlah detail serta beberapa kekurangan dari tools

untuk keperluan perancangan link radio microwave yang telah tersedia.

2.1.1 Radio Mobile dan Pathloss

Radio Mobile merupakan aplikasi berbasis Windows yang dikembangkan

oleh Roger Caudè. Radio Mobile memiliki kemampuan untuk merancang dan

melakukan simulasi link radio microwave. Simulasi link radio pada Radio Mobile

mampu menampilkan profil lintasan lengkap dengan bentuk kontur permukaan

bumi serta daerah Fresnel Zone-nya. Beberapa parameter yang dihitung dan

dianalisa pada Radio Mobile diantaranya: sudut elevasi antena, EIRP, Fresnel

Zone, kondisi line-of-sight dari lintasan, free space loss, redaman akibat obstruksi,

daya sinyal dipenerima, dan fade margin.

Adapun kekurangan dari aplikasi Radio Mobile adalah ketidaklengkapan

beberapa parameter dalam simulasinya. Radio Mobile tidak melibatkan

perhitungan redalam hujan pada lintasannya. Selain itu simulasi pada Radio

Mobile tidak mempertimbangkan kemungkinan terjadinya multipath fading. Fitur

penting seperti penerapan space diversity dan perhitungan performa lintasan radio

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 2: Perpustakaan Digital Polbandigilib.polban.ac.id/files/disk1/77/jbptppolban-gdl... · 2013. 5. 15. · Author: putih Created Date: 7/28/2012 8:20:50 AM

Bab II – Tinjauan Pustaka dan Landasan Teori

Risan Bagja Pradana NIM 08334023 9 Laporan Tugas Akhir 2012

pun tidak dimiliki oleh Radio Mobile. Gambar 2.1 dan Gambar 2.2 Detail hasil

simulasi link radio pada aplikasi Radio Mobile memperlihatkan hasil simulasi dan

detail perhitungan dari aplikasi Radio Mobile.

Gambar 2.1 Simulasi link radio pada aplikasi Radio Mobile

Gambar 2.2 Detail hasil simulasi link radio pada aplikasi Radio Mobile

Selain Radio Mobile, adapula aplikasi Pathloss. Fitur yang ditawarkan

lebih lengkap dibandingkan dengan Radio Mobile. Pathloss sudah melibatkan

redaman akibat hujan, redaman vegetasi, performa lintasan radio, serta konstanta

atmosfer yang bisa diubah-ubah.

Selain minimnya fitur yang ditawarkan, Radio Mobile dan Pathloss

tidaklah platform-independent dan hanya bisa dijalankan pada sistem operasi

Windows. Peta topografi untuk perancangan pun tidak terintegrasi pada aplikasi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 3: Perpustakaan Digital Polbandigilib.polban.ac.id/files/disk1/77/jbptppolban-gdl... · 2013. 5. 15. · Author: putih Created Date: 7/28/2012 8:20:50 AM

Bab II – Tinjauan Pustaka dan Landasan Teori

Risan Bagja Pradana NIM 08334023 10 Laporan Tugas Akhir 2012

dan harus diunduh lewat jaringan internet. Gambar 2.3 memperlihatkan hasil

simulasi rancangan link radio microwave pada aplikasi Pathloss.

Gambar 2.3 Hasil simulasi link radio pada aplikasi Pathloss

2.1.2 Atoll Microwave

Dibandingkan dengan Radio Mobile dan Pathloss, Atoll Microwave

merupakan aplikasi berbasis Windows yang memiliki fitur perancangan link radio

microwave yang paling lengkap. Dalam memodelkan link radio, Attol Microwave

sudah mendukung penerapan space diversity. Atoll Microwave juga sudah

mendukung berbagai nilai faktor-K yang berbeda untuk menganalisa profil

lintasannya. Analisa simulasi link radio-nya pun sudah melibatkan faktor pantulan

permukaaan bumi yang erat kaitannya dengan fenomena multipath fading. Selain

multipath fading, faktor redaman lain yang dilibatkan pada analisa link radio

adalah redaman hujan dan redaman akibat obstruksi. Fitur penting lainnya yang

terdapat pada Atoll Microwave adalah pengukuran performa objektif dari lintasan

radio. Fitur pelengkap lainnya yang disediakan oleh Atoll Microwave adalah

database yang memuat berbagai data antena serta perangkat radio microwave dari

vendor.

Tidak seperti Radio Mobile atau Pathloss, Atoll Microwave merupakan

aplikasi yang berbayar. Sama halnya dengan kedua aplikasi sebelumnya, Atoll

Microwave tidaklah platform-independent yang hanya mendukung sistem operasi

berbasis Windows. Selain itu aplikasi Atoll Microwave membutuhkan spesifikasi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 4: Perpustakaan Digital Polbandigilib.polban.ac.id/files/disk1/77/jbptppolban-gdl... · 2013. 5. 15. · Author: putih Created Date: 7/28/2012 8:20:50 AM

Bab II – Tinjauan Pustaka dan Landasan Teori

Risan Bagja Pradana NIM 08334023 11 Laporan Tugas Akhir 2012

perangkat komputer yang relatif tinggi, minimal prosesor Dual-Core dengan

memori RAM 2 GB. Atoll Microwave pun tidak sepenuhnya terintegrasi, aplikasi

ini masih membutuhkan dukungan aplikasi GIS seperti MapInfo, ArcView, atau

Google Earth. Gambar 2.4 dan Gambar 2.5 memperlihatkan tampilan dari aplikasi

Atoll Microwave.

Gambar 2.4 Tampilan dari aplikasi Atoll Microwave

Gambar 2.5 Hasil simulasi rancangan link radio microwave pada aplikasi Atoll

Microwave

2.1.3 Aplikasi Berbasis Web

Aplikasi berbasis web yang ditujukan untuk membantu perancangan link

radio microwave-pun sudah tersedia, diantaranya: WRI Link Calculators dari

WISP serta RF Link Budget Calculator dan Fresnel Zone Calculator dari Afar

Communications. Aplikasi WRI Link Calculators dan RF Link Budget ini relatif

sederhana karena hanya mampu menghitung beberapa parameter link budget

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 5: Perpustakaan Digital Polbandigilib.polban.ac.id/files/disk1/77/jbptppolban-gdl... · 2013. 5. 15. · Author: putih Created Date: 7/28/2012 8:20:50 AM

Bab II – Tinjauan Pustaka dan Landasan Teori

Risan Bagja Pradana NIM 08334023 12 Laporan Tugas Akhir 2012

seperti system gain, free space loss, dan Fresnel Zone. Adapun Fresnel Zone

Calculator sudah dilengkapi Applet Java untuk menampilkan profil lintasan,

namun tentu saja tidak melibatkan data topografi sehingga tidak tampak kontur

dari permukaan buminya. Gambar 2.6 memperlihatkan tampilan dari aplikasi

WRI Wireless Calculator.

Gambar 2.6 Tampilan aplikasi WRI Wireless Calculator

2.1.4 Professional Path Anaysis Using Spreadsheet

Professional Path Analysis Using Spreadsheet adalah jurnal yang ditulis

oleh James R. Lawrence Sr., NCE dari Texas A&M University. Dalam karya

tulisnya, James Lawrence memaparkan proses kalkulasi sejumlah parameter yang

terkait dengan perancangan link radio dengan memanfaatkan program

spreadsheet. Program spreadsheet yang dibuat mampu menampilkan profil

lintasan dari link radio yang disertai Fresnel Zone dan kontur permukaan

buminya. Selain itu program yang dirancang pun sudah dapat menghitung

performa dari lintasan radio.

Salah satu kelemahan dari program spreadsheet adalah rumitnya proses

pemasukan data. Data ketinggian untuk setiap titik pada lintasan harus dimasukan

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 6: Perpustakaan Digital Polbandigilib.polban.ac.id/files/disk1/77/jbptppolban-gdl... · 2013. 5. 15. · Author: putih Created Date: 7/28/2012 8:20:50 AM

Bab II – Tinjauan Pustaka dan Landasan Teori

Risan Bagja Pradana NIM 08334023 13 Laporan Tugas Akhir 2012

secara manual, sehingga diperlukan ketelitian yang lebih untuk mendapatkan

kontur permukaan bumi yang benar. Gambar 2.7 memperlihatkan hasil simulasi

profil lintasan yang diimplementasikan oleh James Lawrence dalam jurnalnya.

Gambar 2.7 Simulasi profil lintasan pada program spreadsheet

Transmisi Radio Microwave 2.2Transmisi radio microwave merupakan sebuah teknologi

pengiriman informasi dengan memanfaatkan gelombang radio dengan

panjang gelombang antara 1 meter hingga 1 mm atau antara 300 MHz

hingga 300 GHz. Band frekuensi microwave yang sangat lebar ini

mencakup band UHF dan EHF yang tergolong kedalam millimeter-wave.

Pun begitu definisi band microwave umumnya mencakup band 3 GHz

hingga 30 GHz, namun dalam dunia RF tidak jarang band microwave

didefinisikan antara 1 GHz hingga 100 GHz [26]. Tabel 2.1

memperlihatkan perbandingan rentang frekuensi dari sinar gamma hingga

gelombang radio.

Tabel 2.2 memperlihatkan pembagian band frekuensi radio dan

karakteristik propagasinya.

Tabel 2.3 merinci pembagian band frekuensi dari 1 GHz hingga 100 GHz

yang didefinisikan oleh RSGB (Radio Society of Great Britain).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 7: Perpustakaan Digital Polbandigilib.polban.ac.id/files/disk1/77/jbptppolban-gdl... · 2013. 5. 15. · Author: putih Created Date: 7/28/2012 8:20:50 AM

Bab II – Tinjauan Pustaka dan Landasan Teori

Risan Bagja Pradana NIM 08334023 14 Laporan Tugas Akhir 2012

Tabel 2.1 Perbandingan rentang frekuensi [26]

Nama Panjang Gelombang Frekuensi (Hz)

Sinar Gamma < 0,01 nm > 10 EHz Sinar X 0,01 nm – 10 nm 30 EHz – 30 PHz Ultravioliet 10 nm – 400 nm 30 PHz – 790 THz Sinar Tampak 390 nm – 750 nm 790 THz – 405 THz Infrared 750 nm – 1mm 405 THz – 300 GHz Microwave 1 mm – 1 meter 300 GHz – 300 MHz Radio 1 mm – km 300 GHz – 3 Hz

Tabel 2.2 Pembagian band spektrum radio [27]

Band Frekuensi Akronim Rentang Frekuensi Karakteristik Extremely Low ELF < 300 Hz

Ground Wave Infra Low ILF 300 Hz – 3 KHz Very Low VLF 3 KHz – 30 KHz Low LF 30 KHz – 300 KHz Medium MF 300 KHz – 3 MHz Ground / Sky Wave High HF 3 MHz – 30 MHz Sky Wave Very High VHF 30 MHz – 300 MHz

Space Wave Ultra High UHF 300 MHz – 3 GHz Super High SHF 3 GHz – 30 GHz Extremely High EHF 30 GHz – 300 GHz Tremendously High THF 300 GHz – 3000 GHz

Tabel 2.3 Pembagian band frekuensi radio microwave oleh RSGB [26]

Band Frekuensi Band Frekuensi L Band 1 – 2 GHz Q Band 33 – 50 GHz S Band 2 – 4 GHz U Band 40 – 60 GHz C Band 4 – 8 GHz V Band 50 – 75 GHz X Band 8 – 12 GHz E Band 60 – 90 GHz Ku Band 12 – 18 GHz W Band 75 – 110 GHz K Band 18 – 26,5 GHz F Band 90 – 140 GHz Ka Band 26,5 – 40 GHz D Band 110 – 170 GHz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 8: Perpustakaan Digital Polbandigilib.polban.ac.id/files/disk1/77/jbptppolban-gdl... · 2013. 5. 15. · Author: putih Created Date: 7/28/2012 8:20:50 AM

Bab II – Tinjauan Pustaka dan Landasan Teori

Risan Bagja Pradana NIM 08334023 15 Laporan Tugas Akhir 2012

Radio microwave secara luas digunakan untuk komunikasi point-to-point

karena panjang gelombangnya yang pendek memungkinkan penggunaan diameter

antena yang relatif kecil untuk memancarkan sinyal dengan sudut pancar yang

sempit [24]. Tidak seperti gelombang radio dengan frekuensi yang lebih rendah,

dengan sudut pancar yang sempit memungkinkan perangkat radio microwave

disekitarnya menggunakan frekuensi yang sama tanpa menginterferensi satu sama

lain. Keuntungan lain dari penggunaan microwave adalah kapasitas

komunikasinya yang jauh lebih besar. Namun tidak seperti pada band frekuensi

yang lebih rendah, jangkauan komunikasi radio microwave terbatas pada

komunikasi line-of-sight.

Parameter Link Radio 2.3

2.3.1 Line Of Sight

Agar link radio dapat berkomunikasi, syarat utama yang harus dipenuhi

adalah kondisi line-of-sight (LOS) dari lintasan radio. Antara antena pengirim dan

antena penerima harus berada dalam satu garis radio horizon tanpa terhalangi

obstruksi apapun. Dalam kondisi atmosfer normal, radio horizon berada sekira

30% di atas optical horizon [1]. Gambar 2.8 memperlihatkan lintasan radio

microwave yang memenuhi kriteria LOS.

Gambar 2.8 Lintasan radio microwave harus memenuhi kriteria LOS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 9: Perpustakaan Digital Polbandigilib.polban.ac.id/files/disk1/77/jbptppolban-gdl... · 2013. 5. 15. · Author: putih Created Date: 7/28/2012 8:20:50 AM

Bab II – Tinjauan Pustaka dan Landasan Teori

Risan Bagja Pradana NIM 08334023 16 Laporan Tugas Akhir 2012

2.3.2 Fresnel Zone

Fresnel Zone merupakan sebuah daerah interferensi yang bersifat

konstruktif dan destruktif yang tercipta ketika propagasi gelombang

elektromagnetik di ruang bebas mengalami pantulan atau difraksi [1]. Fresnel

Zone sendiri memiliki daerah berupa elipsoid dan terbagi kedalam beberapa

kelompok, tergantung dari konsentrasi daya elektromagnetiknya. Fresnel Zone

pertama merupakan daerah yang menyelimuti direct-wave, sehingga memiliki

konsentrasi daya elektromagnetik terbesar.

Dalam perancangan link radio microwave, Fresnel Zone pertamalah yang

paling dipertimbangkan. Untuk mendapatkan lintasan radio yang bebas dari

redaman difraksi, minimal 60% dari jari-jari Fresnel Zone pertama harus bebas

dari obstruksi. Pada kondisi atmosfer normal, clearance sebesar 60% sudah cukup

untuk memenuhi kriteria free space propagation. Gambar 2.9 mengilustrasikan

daerah Fresnel pertama pada lintasan radio. Persamaan 1 merupakan persamaan

untuk menghitung besar jari-jari Fresnel Zone pertama.

Gambar 2.9 Ilustrasi Fresnel Zone pertama dari sebuah lintasan radio

(1)

RFresnel : Jari-jari fresnel pertama (m)

d1 : Jarak dari pemancar ke titik eveluasi (Km)

d2 : Jarak dari titik evaluasi ke penerima (Km)

f : Frekuensi yang digunakan (GHz)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 10: Perpustakaan Digital Polbandigilib.polban.ac.id/files/disk1/77/jbptppolban-gdl... · 2013. 5. 15. · Author: putih Created Date: 7/28/2012 8:20:50 AM

Bab II – Tinjauan Pustaka dan Landasan Teori

Risan Bagja Pradana NIM 08334023 17 Laporan Tugas Akhir 2012

d : Total jarak lintasan radio (Km)

2.3.3 Free Space Loss (FSL)

Free Space Loss atau FSL adalah redaman terhadap kuat sinyal gelombang

elektromagnetik karena merambat di ruang bebas (umumnya udara) dengan

kondisi LOS, tanpa ada obstruksi yang mengakibatkan difraksi ataupun pantulan

[28]. Persamaan 2 digunakan untuk menghitung besar FSL.

(2)

FSL : Free Space Loss (dB)

d : Jarak total lintasan radio (Km)

f : Frekuensi yang digunakan (GHz)

2.3.4 Redaman Vegetasi

Redaman vegetasi adalah redaman yang diakibatakan oleh pertumbuhan

vegetasi di sepanjang lintasan radio. Redaman ini turut dilibatkan dalam

perancangan link radio apabila lintasan melewati daerah seperti perkebunan

ataupun hutan. Dalam perancangan, umumnya besar redaman vegetasi diprediksi

untuk lima tahun kedepan sehingga menjamin kualitas link radio. Persamaan 3

digunakan untuk menghitung besar redaman vegetasi.

(3)

VL : Vegetation Loss (dB)

f : Frekuensi yang digunakan (MHz)

R : Kedalaman vegetasi (m)

2.3.5 Redaman Obstruksi

Redaman obstruksi atau disebut juga dengan redaman difraksi adalah

redaman pada sinyal radio akibat terdapat halangan pada daerah Fresnel link

radio. Redaman akibat obstruksi ini akan sangat signifikan apabila halangan

tersebut menghalangi direct wave [7]. Namun apabila syarat clearance minimum

sebesar 60% dari jari-jari pertama Fresnel Zone terpenuhi, maka redaman

obstruksi diabaikan [1]. Tetapi apabila jarak clearance tersebut tidak terpenuhi,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 11: Perpustakaan Digital Polbandigilib.polban.ac.id/files/disk1/77/jbptppolban-gdl... · 2013. 5. 15. · Author: putih Created Date: 7/28/2012 8:20:50 AM

Bab II – Tinjauan Pustaka dan Landasan Teori

Risan Bagja Pradana NIM 08334023 18 Laporan Tugas Akhir 2012

maka redaman obstruksi diprediksi berdasarkan ruang Fresnel Zone yang tersisa

dengan puncak halangan. Gambar 2.10 memperlihatkan perbandingan redaman

obstruksi untuk beragam tinggi halangan. Apabila puncak halangan setinggi jari-

jari pertama Fresnel Zone, maka redamannya sebesar 6 dB. Sementara untuk

puncak halangan yang setinggi diameter pertama Fresnel Zone mengakibatkan

redaman sebesar 16 dB. Sedangkan apabila halangan mempenetrasi melebihi

diameter pertama Fresnel Zone, maka redamannya adalah 20 dB.

Gambar 2.10 Perbandingan besar redaman obstruksi

Persamaan 4 merupakan pendekatan untuk menghitung redaman difraksi

yang diakibatkan oleh obstruksi tunggal (single-knife-edge).

√ ( )

( ) (√ )

(4)

LDiff : Redaman difraksi akibat onstruksi tunggal (dB)

Clearance : Besar clearance relatif terhadap jari-jari Fresnel

Zone pertama

2.3.6 Redaman Hujan

Air merupakan medium yang lossy, bulir-bulir hujan dapat menyebabkan

penghamburan, depolarisasi, dan redaman terhadap sinyal radio microwave.

Semakin besar ukuran bulir hujan, semakin mendekati bentuk elipsoid dan bukan

berbentuk bulat lagi Oleh karenanya hujan lebih berpengaruh pada sinyal radio

dengan polarisasi horizontal. Redaman hujan akan sangat berpengaruh pada

frekuensi di atas 10 GHz dan besarnya merupakan fungsi eksponensial terhadap

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 12: Perpustakaan Digital Polbandigilib.polban.ac.id/files/disk1/77/jbptppolban-gdl... · 2013. 5. 15. · Author: putih Created Date: 7/28/2012 8:20:50 AM

Bab II – Tinjauan Pustaka dan Landasan Teori

Risan Bagja Pradana NIM 08334023 19 Laporan Tugas Akhir 2012

intensitas hujan. Salah satu cara untuk mengatasi redaman akibat hujan adalah

dengan cara menerapkan polarisasi antena vertikal.

Fenomena hujan cenderung terlokalisasi atau terjadi pada daerah tertentu,

tidak semua lintasan radio yang mengalami hujan. Oleh karenanya didefinisikan

lintasan hujan efektif (dEff) yang merupakan total panjang lintasan radio yang

mengalami redaman hujan. Persamaan 5 digunakan untuk menghitung lintasan

hujan efektif. Untuk menentukan besar intensitas hujan, digunakan tabel intensitas

hujan yang didefinisikan pada dokumen ITU-R 837-1 (Lampiran 1).

( )

( ) ( ( )) (5)

d0 : Panjang lintasan dengan intensitas hujan yang waktu

kejadiaanya melebihi 0,01% pertahun (Km)

R0,01 : Intensitas hujan pada zona hujan terkait yang waktu

kejadiannya melebihi 0,01% pertahun (mm/hr)

dEff : Panjang lintasan hujan efektif (Km)

d : Panjang total lintasan radio (Km)

Selanjutnya tentukan parameter untuk redaman hujan K dan A berdasarkan

dokumen ITU-R 721-3 (Lampiran 2). Setelah diketahui parameter K, A serta

intensitas hujan pada zona hujan terkait, redaman hujan bisa dihitung dengan

Persamaan 6 berikut.

( ) (6)

LRain : Redaman hujan (dB)

dEff : Panjang lintasan hujan efektif (Km)

K, A : Parameter redaman hujan (ITU-R 721-3)

2.3.7 Received Signal Level (RSL)

Received Signal Level atau RSL adalah besar level daya yang diterima

oleh sisi penerima. Persamaan 7 digunakan untuk menghitung besar RSL.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 13: Perpustakaan Digital Polbandigilib.polban.ac.id/files/disk1/77/jbptppolban-gdl... · 2013. 5. 15. · Author: putih Created Date: 7/28/2012 8:20:50 AM

Bab II – Tinjauan Pustaka dan Landasan Teori

Risan Bagja Pradana NIM 08334023 20 Laporan Tugas Akhir 2012

( ) ( ) (7)

RSL : Received Signal Level (dBm)

PTX : Daya pemancar (dBm)

GTX : Gain antena pemancar (dBi)

GRX : Gain antena penerima (dBi)

LF : Total loss feeder di pengirim dan penerima (dB)

LCon : Total loss konektor di pengirim dan penerima (dB)

LD/C : Total loss unit divider atau combiner (dB)

LEQ : Loss toleransi perangkat (dB)

LDiff : Besar redaman akibat difraksi (dB)

FSL : Free Space Loss (dB)

2.3.8 Fade Margin

Fade Margin adalah margin daya antara sinyal yang diterima dengan

sensitivitas penerima untuk mengkompensasi fading yang terjadi. Dengan adanya

selisih daya ini, performa dari link radio dapat terjamin. Berdasarkan percobaan

A. J. Giger dan W. T. Barnett, Fade Margin sebesar 40 dB sudah optimal untuk

melawan fading pada link radio microwave [2]. Gambar 2.11 memperlihatkan

kurva hasil observasi Giger dan Barnett. Persamaan 8 digunakan untuk

menghitung besar fade margin.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 14: Perpustakaan Digital Polbandigilib.polban.ac.id/files/disk1/77/jbptppolban-gdl... · 2013. 5. 15. · Author: putih Created Date: 7/28/2012 8:20:50 AM

Bab II – Tinjauan Pustaka dan Landasan Teori

Risan Bagja Pradana NIM 08334023 21 Laporan Tugas Akhir 2012

Gambar 2.11 Kurva hasil observasi Giger dan Barnett tentang perilaku fading

(8)

FM : Fade Margin (dB)

RSL : Received Signal Level (dBm)

RThres : Receiver minimum threshold value (dBm)

2.3.9 System Gain

System Gain merupakan salah satu ukuran performansi link radio

microwave yang penting karena menyangkut parameter-parameter penting

lainnya. System Gain merupakan selisih antara daya output pemancar dengan

sensitivitas level threshold penerima pada BER yang telah ditetapkan [1]. Nilai

system gain ini harus sama atau lebih besar daripada total loss dan gain pada link

radio. Secara matematis, system gain dirumuskan seperti pada Persamaan 9.

(9)

GS : System gain (dB)

PTX : Daya pancar (dBm)

RThres : Receiver minimum treshold value (dBm)

FM : Fade Margin (dB)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 15: Perpustakaan Digital Polbandigilib.polban.ac.id/files/disk1/77/jbptppolban-gdl... · 2013. 5. 15. · Author: putih Created Date: 7/28/2012 8:20:50 AM

Bab II – Tinjauan Pustaka dan Landasan Teori

Risan Bagja Pradana NIM 08334023 22 Laporan Tugas Akhir 2012

FSL : Free Space Loss (dB)

LF : Total loss feeder di pengirim dan penerima

LCon : Total loss konektor di pengirim dan penerima

LD/C : Total loss akbat unit divider atau combiner

LEQ : Loss akibat toleransi perangkat

LDiff : Besar redaman akibat difraksi

GTX : Gain antena pemancar (dBi)

GRX : Gain antena penerima (dBi)

2.3.10 Equivalent Isotropically Radiated Power (EIRP)

EIRP merupakan akronim dari Equivalent Isotropically Radiated Power

atau Effective Isotropically Radiated Power [29]. Dalam sistem komunikasi radio,

EIRP merupakan level daya radiasi yang dipancarkan oleh sebuah antena

ekuivalen terhadap level daya radiasi antena isotropis dengan kuat sinyal yang

sama. Parameter EIRP digunakan untuk mengestimasi cakupan area layanan dari

pemancar, dan digunakan untuk mengatur pemancar-pemancar pada frekuensi

kerja yang sama sehingga coverage-nya tidak saling tumpang tindih [29]. Di

setiap daerah umumnya telah ditetapkan regulasi mengenai besar EIRP

maksimum untuk meminimalisir interferensi terhadap layanan lain pada frekuensi

kerja yang sama. Persamaan 10 digunakan untuk menghitung besar EIRP.

(10)

EIRP : Equivalent Isotropically Radiated Power (dBm)

PTX : Daya pancar (dBm)

GTX : Gain antena pemancar (dBi)

LTX : Total loss akibat redaman saluran transmisi di pengirim (dB)

2.3.11 Fading Depth

Untuk dapat mengestimasi besar kedalaman fading yang dialami suatu

lintasan radio bukanlah hal yang mudah. Kedalaman fading atau fading depth

sangat erat kaitannya dengam karakteristik propagasi gelombang radio yang

berubah-ubah secara acak, tegantung waktu dan lokasinya. Persamaan-persamaan

untuk mengestimasi besar fading depth diturunkan dari data statistik hasil

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 16: Perpustakaan Digital Polbandigilib.polban.ac.id/files/disk1/77/jbptppolban-gdl... · 2013. 5. 15. · Author: putih Created Date: 7/28/2012 8:20:50 AM

Bab II – Tinjauan Pustaka dan Landasan Teori

Risan Bagja Pradana NIM 08334023 23 Laporan Tugas Akhir 2012

pengukuran dari link radio tertentu yang dilakukan secara periodik pada waktu

tertentu [2]. Persamaan 11 merupakan persamaan availability Barnet – Vigant

yang digunakan untuk mengestimasi besar kedalam fading. Persamaan ini juga

diturnkan menjadi Persamaan 12 yang digunakan untuk menghitung performa

lintasan radio berdasarkan perentase availability dan lama outage nya.

( ) ( ) (11)

( ) ( ) (12)

DF : Fading depth (dB)

p : System availability

1-p : System outage

f : Frekuensi yang digunakan (GHz)

A : Faktor kekasaran permukaan bumi

4 untuk permukaan yang sangat halus, termasuk air

1 untuk permukaan bumi yang agak kasar

¼ untuk pegunangan atau permukaan yang sangat kasar

B : Faktor konversi dari worst month probability ke annual availability

½ untuk danau yang besar atau daerah yang panas dan lembab

¼ untuk daratan

1/8 untuk pegunungan atau daerah yang kering

1 untuk menghitung worst month probability

FM : Fade Margin (dB)

2.3.12 Space Diversity

Space Diversity adalah salah satu teknik yang diterapkan untuk

meningkatkan kualitas dari link radio. Teknik space diversity juga lazim

digunakan untuk mengatasi multipath fading. Adapun implementasinya adalah

dengan memasang sebuah antena penerima tambahan dengan jarak tertentu dari

antena penerima utama. Persamaan 13 merupakan persamaan faktor penurunan

fading Arvids Vigants yang dimodifikasi sehingga dapat digunakan untuk

menghitung faktor peningkatan dari penerapan space diversity. Persamaan 14

digunakan untuk menghitung jarak antena tambahan pada penerapan space

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 17: Perpustakaan Digital Polbandigilib.polban.ac.id/files/disk1/77/jbptppolban-gdl... · 2013. 5. 15. · Author: putih Created Date: 7/28/2012 8:20:50 AM

Bab II – Tinjauan Pustaka dan Landasan Teori

Risan Bagja Pradana NIM 08334023 24 Laporan Tugas Akhir 2012

diversity. Sementara untuk keperluan praktis, Tabel 2.4 merupakan daftar aturan

umum jarak pemasangan antena tambahan pada teknik space diversity.

( ) ⁄ (13)

ISD : Faktor peningkatan space diversity (dB)

f : Frekuensi yang digunakan (GHz)

s : Jarak bertikal center-to-center antar antena (kaki)

FM : Fade Margin (dB)

d : Jarak total lintasan radio (Km)

(14)

s : Jarak bertikal center-to-center antar antena (m)

d : Jarak total lintasan radio (Km)

f : Frekuensi yang digunakan (GHz)

hTX : Tinggi antena di pengirim relatif terhadap bidang pantul yang

menyebabkan multipath propagation (m)

Tabel 2.4 Jarak antena tambahan untuk space diversity [2]

Band Frekuensi Jarak Antena Tambahan 2 GHz 20 – 25 m

4 GHz 10 – 15 m

6 GHz 9 – 12 m

11 GHz 7,5 – 9 m

2.3.13 Teknik Diversity Lainnya

Selain space diversity, masih ada teknik penerapan diversity lainnya

seperti frequency diversity, polarization diversity, time diversity, dan route

diversity. Semua teknik diversity tersebut ditujukan untuk meningkatkan

kehandalan lintasan radio.

Pada frequency diversity sinyal ditransmisikan dengan menggunakan dua

kanal frekuensi yang berbeda. Kedua kanal frekuensi tersebut dipancarkan secara

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 18: Perpustakaan Digital Polbandigilib.polban.ac.id/files/disk1/77/jbptppolban-gdl... · 2013. 5. 15. · Author: putih Created Date: 7/28/2012 8:20:50 AM

Bab II – Tinjauan Pustaka dan Landasan Teori

Risan Bagja Pradana NIM 08334023 25 Laporan Tugas Akhir 2012

simultan melalui antena yang sama. Sementara di sisi penerima, kedua kanal

frekeunsi tersebut diterima oleh antena yang sama. Penerima akan menentukan

kanal frekuensi mana yang memiliki kualitas yang labih baik, mengingat

perbedaan fading yang terjadi pada masing-masing band frekuensi tidaklah sama.

Gambar 2. mengilustrasikan penerapan teknik frequency diversity pada lintasan

radio.

Gambar 2.12 Penerapan teknik frequency diversity

Adapun teknik time diversity adalah teknik diversity dimana beberapa

sinyal yang sama ditransmisikan dalam selang waktu yang berbeda. Pada time

diversity sinyal informasi diberi bit-bit tambahan untuk forward error correction.

Dengan penerapan time diverisity, error burst dapat diminimalisir sehingga proses

error correction menjadi lebih sederhana.

Sedangkan teknik polarization diversity diterapkan dengan cara

menggunakan antena dengan polarisasi yang berbeda. Route diversity merupakan

teknik diversity pada jaringan bertopologi ring dimana terdapat beberapa lintasan

alternatif yang digunakan sebagai back-up. Apabila salah satu lintasan mengalami

outage, maka sinyal akan ditrasmisikan melalui lintasan lain.

2.3.14 Jarak Lintasan

Parameter lain yang tidak kalah pentingnya adalah jarak lintasan,

parameter ini dilibatkan secara langsung dalam menentukan besar FSL, jari-jari

Fresnel Zone, system availability, hingga redaman hujan. Persamaan 15

merupakan persamaan Harversine yang digunakan untuk menghitung jarak

terdekat antara dua titik di permukaan bumi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 19: Perpustakaan Digital Polbandigilib.polban.ac.id/files/disk1/77/jbptppolban-gdl... · 2013. 5. 15. · Author: putih Created Date: 7/28/2012 8:20:50 AM

Bab II – Tinjauan Pustaka dan Landasan Teori

Risan Bagja Pradana NIM 08334023 26 Laporan Tugas Akhir 2012

( ) ( ) ( ) ( )

(√ √ )

( )

(15)

Jarak : Jarak lintasan radio (Km)

LatA : Koordinat lintang dari stasiun A (°)

LatB : Koordinat lintang dari stasiun B (°)

ΔLat : Selisih koordinat lintang antara stasiun A dan B (°)

ΔLon : Selish koordinat bujur antara stasiun A dan B (°)

RBumi : Jari-jari bumi (6371 Km)