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