BAB III PERENCANAAN REPEATER GSM DI GEDUNG GRAHA PDSI. berapa jarak maksimum yang dapat dicapai antara transmitter r

Transkripsi

1 15 BAB III PERENCANAAN REPEATER GSM DI GEDUNG GRAHA PDSI 3.1 Model Propagasi pada Repeater Model propagasi digunakan untuk mengetahui keadaan suatu area ketika gelombang elektromagnetik merambat pada area tersebut. Tujuannya adalah untuk mengetahui berapa besar redaman, atau loss / pathloss yang dialami gelombang ketika merambat dari transmitter ke receiver. Jadi, perancang dapat meramalkan berapa jarak maksimum yang dapat dicapai antara transmitter r yang memiliki daya pancar tertentu ke receiver r yang memiliki sensitivitas tertentu. Seperti yang telah dijelaskan pada Bab II, repeater digunakan pada gedunggedung yang memiliki sinyal kurang bagus. Propagasi gelombang elektromagnetik di dalam gedung / ruangan (indoor) berbeda dengan di luar ruangan (outdoor). Di dalam ruangan terdapat ruangan terdapat benda-benda seperti kursi, lemari arsip (kabinet), sekat-sekat, tembokbeton, dan lain sebagainya yang dapat memberikan redaman tambahan terhadap gelombang yang merambat melaluinya. Oleh karena itu, model propagasi yang digunakan sewaktu merancang sebuah repeater, juga berbeda dengan model propagasi biasa. Model propagasi yang digunakan adalah model propagasi indoor. Terdapat beberapa model propagasi indoor yang telah dikembangkan. Penggunaan dari masing-masing model tergantung dari kondisi lapangan, alat bantu yang tersedia, maupun kebutuhan terhadap keakuratan model dibandingkan dengan kondisi propagasi yang sesungguhnya.

2 16 Selain itu, pada proses perencanaan, mungkin juga diperlukan suatu model yang menggambarkan propagasi gelombang elektromagnetik yang merambat dariluar ke dalam ruangan (propagasi outdoor keindoor), untuk itu telah dikembangkan juga beberapa model yang menggambarkannya. Berikut adalah model propagasi yang digunakan dalam proses perencanaan: Model Propagasi Indoor Model yang digunakan adalah model propagasi indoor yang dikeluarkan oleh ITU-R (International Telecommunication Union - Radio). Pada model propagasi asi ini, path loss antara titik pada lantai yang berbeda di hitung secara eksplisit, it, sedangkan path loss antar titik yang berada pada lantai yang sama dihitung secara implisit, dengan mengubah path loss exponent sesuai karakteristik gedung tersebut, Model tersebut kemudian dirumuskan sebagaiberikut: L = 20 log fc + 10n log r + Lf f (nf) 28 (3.1) dimana: L = path loss total (db) fc = frekuensi carrier (Mhz) n= path loss eksponen r= jarak transmitter-receiver (m) Lf (nf) = factor penetrasi lantai (db)

3 17 Tabel 3.1. Path loss exponent n untuk model propagasi ITU-R Frekuensi (GHz) JenisBangunan (Environment) Rumah(resedential) Kantor(office) Pertokoan(commercial) Tabel 3.2.FaktorpenetrasilantaiLf(nf) n f [db] untuk model ITU-R Frekuensi (GHz) JenisBangunan (Environment) Rumah(resedential) Kantor(office) Pertokoan(commercial) (1 lantai) (2 lantai) (3 lantai) nf (nf) 6 + 3(nf-1) Model propagasi ITU-R dipilih pada perencanaan ini karena pengukuran dari redaman / loss masing-masing tembok, dan partisi lain yang berada dalam satu lantai tidak perlu dihitung secara eksplisit. Karena data mengenai hal-hal tersebut tidak bisa ditentukan secara akurat / pasti, dan apabila terdapat kesalahan dalam menghitungnya, maka jarak maksimum antar transmitter dan receiver yang dihasilkan bias saja menyimpang jauh dari hasil yang sebenarnya.

4 18 Namun dengan rumus ini, dapat ditentukan dengan path-loss rata-rata antara dua titik dalam bangunan yang dianalisis dengan menggunakan path loss exponent-nya sesuai dengan karakteristik gedung tersebut, sedangkan apabila dua titik yang diukur berada pada lantai yang berbeda, baru loss tambahannya dihitung secara eksplisit, dengan menambahkan factor penetrasi lantai Lf (nf), dimana nf adalah jumlah lantai antara kedua titik Model Propagasi outdoor ke indoor Propagasi asi gelombang dari luar ke dalam gedung perlu dihitung, untuk menentukan perlu tidaknya sebuah repeater r di-implementasikan di dalam gedung. Karena apabila sinyal repeater r yang diterima di dalam gedung masih berada pada level daya diterima minimum mobile station, dan jumlah kanal yang tersedia macro/micro cel l dirasa masih mencukupi, maka indoor coverage (coverage untuk user dalam gedung) dapat dipenuhi oleh micro/macro cell yang berada dekat gedung tersebut. Berikut adalah model propagasi pagasi yang digunakan pada perencanaan ini, yaitu model COST 231 Non- Line-Of-Sight: L = Lout + Le + Lge L + max (L1,L3) L 3 Gfh (3.2) dimana: L = path loss (db) Lout = path loss dari titik di luar gedung (db) Le = factor redaman tembok gedung Lge = factor redaman tambahan (berdasarkanfrekuensi) (db) Max(L1,L3) = nilai maksimum antara L1, L3 (db)

5 19 Pada model ini, loss dihitung berdasarkan suatu titik yang berada di luar gedung, dimana base station dianggap tidak memiliki jalur Line Of Sight dengan titik tersebut. Setelah pathloss dari luar gedung diketahui, dapat dicari loss dari titik tersebut apabila berada didalam gedung, dengan memperhitungkan factor redaman tembok gedung, factor penetrasi lantai, dan gain dari ketinggian gedung, dimana titik tersebut berada. Untuk factor penetrasi lantai, dipilih nilai maksimum antara L1 = nwl1atau L3 = r1. Dimana nw adalah jumlah lantai antara titik di luar gedung dengan titik yang sudah digeser ke dalam gedung, yang nilai path loss-nya akan dihitung. Sedangkan r1 adalah jarak antara titik di luar gedung, dengan titik yang sudah digeser ke dalam gedung. L1dan adalah tetapan.untuk nilai gain floor, Gfh = n Gh dan n adalah lantai dimana titik ik di dalam gedung berada (n= 0,1,2, ). Berikut adalah table untuk tetapan-tetapan pada model COST 231 Non-Line-Of-Sight: Tabel 3.3 Parameter untuk model propagasi COST 231 non-line-of-sight Parameter L1dan L3 NilaiAproksimasi [db] 4 (dinding kayu) 7 (tembok kongkrit dengan jendela) (tembok kongkrit tanpa jendela) [db m ] 0.6 Lge 4 (900 Mhz) 6 ( Mhz) Gn [db / lantai] (bangunan normal) 4-7 (bangunan dengan tinggi per lantai 4m)

6 Komponen Jaringan Indoor Repeater Untuk mendesain jaringan coverage indoor dengan menggunakan konsep repeater pada Gedung Graha PDSI, dibutuhkan repeater indoor untuk mengakomodir jaringan tersebut.dan karena perencanaan menggunkan sistem antenna terdistribusi (distributed anntena), maka dibutuhkan pula beberapa komponen untuk mendistribusikan daya dari indoor repeater ke setiap lantai. Komponen tersebut adalah: Antena indoor, power splitter, power tapper, attenuator, dan kabel koaksial Repeater Indoor Repeater er Indoor merupakan komponen terpenting dalam perencanaan coverage indoor,khususnya apabila menerapkan konsep repeater. Repeater ini berfungsi meneruskan n sinyal dan memperkuat yang diperoleh dari sinyal macro sel. Pada kasus ini sinyal yang berada di dalam gedung adalah sinyal yang ditangkap oleh antena a donor dari BTS diluar gedung kemudian sinyal dikuatkan dan diteruskan ke dalam gedung sehingga semula kualitas sinyal di dalam gedung lemah menjadi lebih bagus kualitasnya dan tingkat kegagalan panggilan saat melakukan panggilan dapat diperkecil AntenaIndoor Antena Indoorberfungsi untuk memancarkan daya dari Repeaterke setiap lantai gedung atau dengan kata lain antenna indoor berfungsi untuk mendistribusikan daya yang dipancar ulang oleh repeater. Pada perencanaan, letak antenna indoor mempengaruhi level daya terima mobile station yang berada di dalam gedung. Oleh sebab itu, peletakan antenna indoor harus memperhatikan kondisi dan keadaan gedung, agar mobile station dapat menerima

7 21 daya pancar repeaterdi semua lokasi di dalam gedung. Berikut adalah estimasi cakupan antenna indoor untuk beberapa tipe area: Tabel 3.4 Estimasi cakupan antenna indoor untuk beberapa tipe area Tipe Area Estimasi Radius Cakupan Kantor Pabrik Pusat Perbelanjaan 200 feet = 60 meter 350 feet = 105 meter 350 feet = 105 meter Pada perencanaan, dapat digunakan antenna indoor omni-directionalatau antenna indoor directional. Pemilihan jenis antenna indoor tersebut berdasarkan letak antenna dan kondisi gedung yang akan direncanakan. Untuk antena indoor jenis omni directional umumnya memiliki gain antenna 2 dbi KabelKoaksial Kabel koaksial menghubungkan antara repeaterdengan d power splitter, powercoupler dan tapper, atau juga tapper dengan antena indoor.jadi fungsi kabel koaksial penting dalam mendistribusikan daya dari repeater ke seluruh gedung, dan membutuhkan perencanaan topologi yang baik, agar daya yang dipancarkan antenna indoor tetap memadai di semua lantai. Pada perencanaan indoor coveragedengan sistem antenna terdistribusi, jenis kabel yang sering dipakai adalah kabel koaksial 7/8 dan 1/2, dengan spesifikasi sebagai berikut:

8 22 Tabel 3.5 Nilai Redaman Kabel Koaksial Diameter (Inch) Redaman (db/m) 7/ / Power Splitter Power Splitter berfungsi untuk membagi daya yang diterima pada bagian inputnya dengan n besar daya yang sama pada semua ujung output-nya. Pada perencanaan yang akan digunakan adalah 3-way power spliter, atau power splitter yang membagi daya masukkan pada bagian inputnya menjadi 3 daya keluaran di bagian output-nya. Adapun redaman dari masing-masing jalurnya sebesar 4.7 db. Berikut ini ilustrasinya: 5.3 dbm 10 dbm -4.7 db 5.3 dbm 5.3 dbm Gambar 3.1 Ilustrasi 3-way splitter Power Coupler Sama seperti power splitter, power coupler juga berfungsi untuk membagi daya input yang diterimanya, hanya saja disini daya output-nya terdiri dari dua jalur, dan memiliki nilai redaman yang berbeda untuk masing-masing jalurnya. Adapun power tapper yang digunakan pada perencanaan adalah jenis tapper 7.Dikatakan demikian karena memiliki redaman pada port P1 sebesar 7 db, sedangkan pada port P2 memiliki redaman sebesar 1.3 db. Berikut ini adalah ilustrasi dari tapper 7:

9 23 10 dbm -1.3 db -7 db P1= 8.7 dbm P2= 3dBm Connector Gambar 3.2 Ilustrasi Tapper 7 Dalam perencanaan indoor coverage, connector juga memiliki fungsi penting, yaitu untuk menghubungkan setiap komponen yang digunakan dalam perencanaan dengan kabel koaksial.namun pada perencanaan coverage indoor ini, redaman dari connector dianggap dapat diabaikan, karena penggunaannya tidak banyak, sedangkan redaman connector sangat kecil, hanya sekitar 0.05 db.namun, perlu diperhatikan bahwa connector juga merupakan komponen penting dalam setiap perencanaan indoor coverage. 3.3 Konsep Perencanaan Repeater Perencanaan yang baik diperlukan untuk mendapatkan jaringan indoor coverage yang optimal. Pada perencanaan repeater, proses perencanaan-nya hampir sama dengan proses perencanaan macro cell. Karena itu konsep umum perencanaan macro cell diterapkan pada proses perencanaan repeater. Proses perencanaan meliputi analisa gedung tempat dimana repeater akan direncanakan, yaitu berapa luasnya, dimana lokasinya, berapa populasi yang berada di dalam gedung tersebut, serta dimana akan ditempatkan peralatan radio yang dibutuhkan. Kemudian juga perlu direncanakan berapa sel yang akan di implementasikan untuk melayani user yang berada di dalam gedung tersebut, berdasarkan berapa besar trafik yang dibangkitkan oleh user di dalam gedung. Dan

10 24 setelah penghitungan jumlah trafik total yang akan dibebankan kepada sistem, maka dapat dirancang bagaimana mekanisme pendistribusian daya dari repeater ke seluruh lantai pada gedung tersebut. Dan sebelum silakukan perancangan, terlebih dahulu dibuat langkah-langkah perencanaanya, yang dapat digambarkan pada flowchartberikut ini: Gambar 3.3 Flowchart langkah pengerjaan

11 25 Berikut ini adalah penjelasan tentang tiap-tiap langkah dalam proses perencanaan repeater: Parameter Gedung Pada perencanaan repeater hanya ada beberapa parameter gedung yang penting, meliputi berapa luas gedung, berapa banyak populasi yang ada di dalam gedung, serta kondisi propagasi di dalam gedung.luas gedung penting untuk diketahui agar dapat diketahui berapa radius sel yang yang diperlukan, agar mencakup seluruh gedung. Populasi di dalam gedung akan menentukan berapa banyak user yang ada, dan otomatis menrntukan besar trafik yang akan dibangkitkan di dalam gedung, sehingga akan menentukan entukan juga berapa banyak sel yang perlu diimplementasikan. Kondisi propagasi untuk setiap jenis bangunan akan berbeda, hal ini disebabkan oleh karena perbedaan desain dari tiap-tiap gedung, baik eksterior r maupun interior-nya, sehingga propagasigelombang pada tiap jenis gedung yang berbeda akan berbeda pula. Untuk itu perlu dianalisa bagaimana kondisi propagasi dari gedung dimanarepeater akan diimplementasikan, agar nantinya hasil perancangan tidak banyak berbeda dari kondisi riil-nya Perkiraan daya terima dan trafik di dalam gedung Perkiraan ini penting untuk dilakukan, karena implementasi repeaterakan dapat menjadi solusi yang tepat dan ringan biaya sebelum menggunakan indoor BTSyang biayanya jauh lebih besar. Untuk itu perlu adanya alas an yang cukup, mengapa perlu di-implementasikan repeatersebagai solusi indoor coverage pada sebuah gedung. Hal ini dapat diperoleh melalui perkiraan terhadap kondisi daya terima dan kondisi trafik di dalam gedung.karena apabila daya terima di dalam gedung tidak

12 26 mencukupi dibandingkan sensitivitas dari mobile station, maka diperlukan adanya indoor coverage di dalam gedung.dan apabila trafik yang dibangkitkan oleh user di dalam gedung dirasa tidak terlalu membebani base stationmacro cell-nya, maka solusi repeater indoor cukup untuk menangani masalah sinyal yang kurang di dalam gedung. Apabila menurut analisa sebuah repeater indoor layak untuk diimplementasikan, barulah dapat melangkah ke proses berikutnya dari perencanaan. Level daya terima di dalam gedung dapat diketahui dengan melakukan pengukuran n manual, perlu dihitung level daya terima di dalam gedung tanpa adanya repeater, dengan terlebih dahulu menghitung level daya terima di antenna penerima yang terpasang di atap gedung (antenna donor). Caranya dengan menghitung besar gain dan loss dari pemasangan repeater, dengan rumus: GLnetwork = Gdonor r + Grepeater r + Gind - Lkabel Lsplitter r Lattenuator(4.14) Dimana : GLnetwork k = total gain loss dari jaringan repeater r (db) Gdonor r = gain antenna donor (db) Grepeater r = gain repeater r (db) Gind d = gain antenna indoor (db) Lkabel = loss kabel (db) Lsplitter = loss splitter (db) Lattenuator = loss attenuator (db) Kemudian dihitung level daya terima di antenna donor: Pr,donor = Pr, indoor Glnetwork (3.15) Dimana : Pr, indoor = level daya terima di antenna donor (dbm)

13 27 Setelah level daya diterima diantena donor diketahui, maka dapat dihitung total pathloss di luar gedung dengan rumus: Lout = P1,BTS Pt, donor (3.16) Dengan: P1,BTS= PBTS + GBTS Dimana: Lout = total path loss diluar gedung Pt, BTS = daya pancar efektif base station macro cell PBTS = daya output base station macro cell GBTS = gain antenna base station macro cell Kemudian total path loss di luar gedung dimasukkan sebagai parameter pada persamaan (3.2) untuk mendapatkan total path loss hingga ke dalam gedung, dengan demikian level daya terima di dalam gedung yang sebenarnya (tanpa repeater) dapat dihitung dengan rumus: Pr indoor = Pt,BTS Ltotal (3.18) Dimana: Pr indoor = level daya terima di dalam gedung tanpa repeater Sensitifitas Daya Terima Minimum dapat dihitung dengan rumus: Pth (dbm) Dimana: Pth Eb/No Br Nf = (Eb/No)req (db) -204 (dbw) + 10 log Br + NF (db)(3.19) = sensitifitas daya terima minimum = Energy Bit to Noise (db) = Bit Rate = Noise Figure (db) Besar trafik yang dibangkitkan di dalam gedung dapat diketahui dengan mengambil data populasi user di dalam gedung.dalam hal ini user Telkomsel dan

14 28 menghitung trafik rata-rata per-user. Dengan demikian dapat diketahui berapa besar trafik total yang dibangkitkan oleh user (asumsi seluruhnya voice user) di dalam gedung dengan rumus (3.3) Penghitungan jumlah repeater yang dibutuhkan Setelah menentukan bahwa repeater perlu di-implementasikan di dalam gedung, maka perlu direncanakan berapa luasan area yang akandilayani oleh sebuah repeater di tiap lantai pada gedung Perencanaan pendistribusian daya ke seluruh gedung Langkah sekalanjutnya dari perencanaan repeateradalah merencanakan pendistribusian sian daya dari repeater r agar sampai ke seluruh gedung denga optimal.perencanaan ini dilakukan dengan mengatur letak, jumlah dan perlu tidak-nya masing-masing komponen jaringan indoor, sedemikaian sehingga daya yang dipancarkan n repeater r dapat diterima oleh user secara optimaldi semua bagian dari tiap lantai gedung Penghitungan reverse link budget Setelah komponen jaringan disusun, akan dihitung reverse link budget dari konfigurasi jaringan tersebut, dimana tujuan akhirnya adalah untuk mengetahui berapa radius arah reverse dari sel yang telah direncanakan, dan harus mencakup keseluruhan luas gedung. Untuk mengetahui berapa besar radius maksimum dari sel, harus dicari terlebih dahulu path loss maksimum yang diperbolehkan agar daya yang dipancarkan repeater dapat diterima baik oleh mobile station (maximum Allowable Path loss/mapl) dengan rumus: MAPLreverse = EIRPMS Lnetwork + Gind- SRI FM + GSH Im (3.20)

15 29 Dengan EIRPMS = PMS + GMS - Lbody (3.21) SRI= (Eb/It) + N0 + NFRI+ 10 log Rb (3.22) Lnetwork = Lkabel + Lsplitter + Ltapper + Lattenuator (3.23) Dimana : EIRPMS = daya pancar efektif isotropic antenna mobile station (dbm), Lnetwork = loss total dari konfigurasi komponen jaringan (db), Gind = gain antenna indoor (dbi), SRI = sensitivitas repeater indoor (dbm), FM = Fading Margin (db), Im = Interface Margin (db), PMS = daya output mobile station (dbm), GMS = gain antenna mobile station (dbi), Lbody = redaman oleh tubuh (db), (Eb/It) = kualitas kanal trafik yang diinginkan (db), N0= Rapat noise termal (db/hz), NFRI= noise figure repeater indoor (db), Rb= information bit rate (bps), GSH= gain sof hand off (db), Setelah MAPL didapatkan, distribusi ke persamaan loss sesuai dengan model propagasi indoor yang dipilh untuk mendapatkan radius maksimum dari sel hasil perencanaan.apabila sel hasil perencanaan ternyata tidak dapat mencakup luas keseluruhan gedung, maka harus dilakukan ulang analisa pendistribusian daya, dengan mengatur komponen penyusun jaringan, agar menghasilkan redaman network yang kecil.

16 30 Perlu diperhatikan bahwa MAPL merupakan fungsi dari loading factor, karena Interface Margin, Im = 10log, karena itu radius maksimum dari sel hasil perencanaan juga merupakan fungsi dari loading factor. Maka penghitungan reverse link budget pada perencanaan akan dihitung juga pada nilai loading factor yang berbeda-beda, untuk memastikan nilai radius maksimum yang dihasilkan masih dapat mencakup seluruh gedung walaupun jumlah user bertambah.