BAB IV RANCANGAN JARINGAN TRANSMISI RADIO GELOMBANG MIKRO DENGAN PATHLOSS 4.0

Transkripsi

1 BAB IV RANCANGAN JARINGAN TRANSMISI RADIO GELOMBANG MIKRO DENGAN PATHLOSS 4.0 Dalam merancang jaringan transmisi radio gelombang mikro hal pertama yang perlu dilakukan adalah menentukan bentuk dari jaringan yang akan dibuat dan menentukan letak atau lokasi dari Mobile BTS yang akan dibangun. Gambar 4.1 Mobile BTS Di Pangandaran, lokasi MBTS ditentukan di daerah Pagergunung, berada kurang lebih 7 km dari pantai Pangandaran, dimana lokasi tersebut berdasarkan peta topograpi berada pada ketinggian 136 m dari permukaan laut. Sedangkan 3 lokasi lain 52

2 yang menjadi kandidat yang diberikan oleh Indosat untuk jalur transmisinya adalah : Pangandaran, Pantai Barat dan Cinta Ratu. Berikut ini tabel data untuk masingmasing lokasi : Tabel 4.1 Data Spesikasi Lokasi No Nama Lokasi Lokasi Geografis Ketinggian Tinggi Tinggi Selatan Timur DPL (m) Tower (m) Halangan (m) 1 Pagergunung 07 o S 108 o E Pangandaran 07 o S 108 o E Pantai Barat 07 o S 108 o E Cintaratu 07 o S 108 o E Setelah data lokasi didapat maka selanjutnya adalah memasukkan data-data tersebut kedalam perangkat lunak Pathloss 4.0. Diantara ketiga kandidat tersebut akan diketahui mana lokasi yang paling sesuai untuk jaringan transmisi untuk MBTS Pagergunung, yang utama adalah tidak adanya halangan/obstacle. 4.1 Mengenal Pathloss 4.0 Pathloss 4.0 adalah perangkat lunak perencanaan link gelombang mikro point to point yang paling populer dan paling banyak digunakan di Indonesia (bahkan mungkin didunia). Pathloss 4.0 dibuat oleh Contract Telecomunication Engineering dari British Collumbia, Canada. Saat ini Pathloss 4.0 sering digunakan oleh para engineer Transmission Network Planning (TNP) untuk menentukan Line of Sight dan Link Budget dari suatu perencanaan link gelombang radio mikro point to point. 53

3 Perangkat lunak ini dibuat dengan menggunakan bahasa pemrograman C++ diaplikasikan di windows platform 95, NT, XP, dan Vista. Fitur utama dari Pathloss 4.0 adalah sebagai berikut : Membuat Link Profile ( terrain data dari peta digital, *, txt atau manual ). Kalkulasi performasi Link. Analisa reflection dan Multipath. Optimasi ketinggian antena. Administrasi peta digital dalam format raster. Administrasi geo-referentiated ortophotos. Analysa interferensi. Import / eksport data melalui format text. Pathloss bekerja di frekuensi 30 Mhz 100 Ghz dan direlease memakai peta digital dengan akurasi 90 meter yang dibuat oleh Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) yang terbagi dalam 2 disk 1. Disk 1 meliputi Amerika Utara dan Selatan 2. Disk 2 meliputi Eropa, Afrika dan Asia (untuk Indonesia memakai disk ini dengan kapasitas sebesar 2 Gb) Peta digital dalam format SRTM ini terbagi 3 bagian : SRTM 1 : Akurasi peta 30 meter dan hanya meliputi sebagian amerika utara. SRTM 3 : Akurasi peta 90 meter dan meliputi global dengan tingkat akurasi tinggi. 54

4 SRTM 30 : Akurasi peta 900 meter dan meliputi global dengan tingkat akurasi tinggi juga. Peta digital dalam format UTM, peta digital ini mempunyai tingkat akurasi yang tinggi dengan range dari beberapa meter ke sekitar 10 meter. Pada saat kita pertama instal Pathloss 4.0, untuk mendapatkan peta digital maka kita harus mengupdate terlebih dahulu. Update bisa di dapat dari website Pathloss bernama plw40_mu. Setelah itu kita bisa setup melalui configure-terrain database-setup sebagai SRTM dan add file SRTM yang kita punya, tentunya untuk Indonesia yang kita pakai eurasia. Untuk UTM bisa melalui configure-geographic Defaults dalam geographic default dialog box maka merubah nilai Datum dan Ellipsoid ( mis.wgs 1984 ). Memilih Latitude dan Longitude dan menggunakan sebagai datum / ellipsoid. Pilih UTM di Grid Coordinate system dan melakukan perubahan sesuai dengan kondisi yang nyata di lapangan. Selanjutnya kita bisa mengadd di terrain database seperti SRTM. Namun yang kita pilih adalah UTM, ada beberapa perbedaan tentunya dengan SRTM dalam deskripsi boxnya yaitu : Use standard UTM zones in index: ketika region peta meliputi beberapa time Zones. 55

5 Use specified index file : Anda telah memiliki file time zones sehingga bisa di arahkan langsung ke file yang bersangkutan. Use specified UTM zone : Gunakan nomor time zones yang akurat dan telah anda miliki. Embedded building data : Digunakan di kota besar yang tentunya crowded dan telah banyak gedung dan tentunya peta telah memiliki data tersebut. Saat ini pathloss telah ada beberapa versi yaitu : PL4B : basic design software for microwave transmission. PL4C : basic design software for microwave transmission dan coverage calculation. PL4I : basic design software for microwave transmission + interference analysis. PL4CI : basic design software for microwave transmission + coverage calculation + interference analysis. 4.2 Perangkat Lunak Pendukung Ada beberapa file yang harus tersedia untuk melengkapi perangkat lunak Pathloss 4.0 agar program ini dapat memberikan hasil yang maksimal, beberapa file tersebut adalah : 56

6 4.2.1 File Hujan Folder hujan ini berisi data hujan untuk setiap area dunia menurut 4 standar internasional (Canada, Crane, Crane_89 & ITU) seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.2. Biasanya kami bekerja sesuai dengan standar ITU (ITU-R-P_530-7 / 8) yang pembagian wilayah seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.3. Gambar 4.2 File Data Daerah Hujan Standar ITU 57

7 Gambar 4.3 Pembagian Wilayah Hujan Standar ITU File Perangkat Dalam file perangkat ini berisi 4 folder akan tetapi kita hanya butuh 2 folder untuk mendisain link gelombang mikro, yaitu : 1. MAS yang mana berisi data Antena Microwave untuk setiap masing-masing perusahaan pembuat Antena ( Andrew, RFS, Ericsson, dll ) 58

8 2. MRS yang berisi Data Radio Microwave untuk setiap masing-masing perusahaan pembuat Radio File Gopo30303 (Terrain Data File) Dalam folder ini berisi Terrain Data untuk semua wilayah di dunia akan tetapi data ini berukuran sangat besar oleh sebab itu maka menggunakan data daerah yang akan digunakan untuk melakukan perencanaan jaringan gelombang mikro point to point. 4.3 Bagaimana Menggunakan Pathloss 4.0 Seperti yang telah disebutkan diatas bahwa program Pathloss 4.0 merupakan perangkat lunak yang khusus untuk membuat desain jaringan Microwave. Kita gunakan Pathloss 4.0 untuk kebutuhan sebagai berikut : 1. Membuat Network Configuration. 2. Membuat Path Profile untuk menentukan ketinggian antena di masing-masing lokasi. 3. Menghitung Link Budget untuk menentukan diameter antena, RX Level dan Link Availabilty. 4. Frequency Plan untuk jaringan secara keseluruhan. 5. Perhitungan Frequency Interference untuk jaringan secara keseluruhan Agar perencanaan jaringan menjadi seperti yang kita harapkan maka kita akan melakukan semua secara bertahap. Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut : 59

9 4.3.1 Memasukkan Data Survey Dilapangan Dari hasil survey yang telah kita lakukan maka kita dapatkan data seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4.1, dari data tersebut kita akan mencari lokasi mana yang ideal untuk dapat membuat jalur transmisi ke lokasi MBTS Pagergunung, untuk dapat mengetahuinya maka berikut ini tahapannya : Tampilan Awal Pathloss 4.0 Jalankan program Pathloss 4.0 setelah itu mengklik Module Summary, maka hasilnya akan seperti gambar dibawah. Gambar 4.4 Tampilan lembar Summary 60

10 Memasukkan Koordinat, nama lokasi, Tinggi Tower dan ketinggian Antena Pada lembar Summary kita masukkan koordinat, nama lokasi, tinggi tower dan ketinggian antena yang akan dipasang dari keempat lokasi tersebut, maka hasilnya akan tampak seperti gambar dibawah ini. Gambar 4.5 Lembar Summary Lokasi Pager Gunung-Pangandaran 61

11 Gambar 4.6 Lembar Summary Lokasi Pager Gunung-Pantai Barat Gambar 4.7 Lembar Sumary Lokasi Pager Gunung-Cintaratu 62

12 Memasukkan Data Kontur Dan Ketinggian Struktur Pepohonan Setelah langkah diatas telah dilakukan, maka selanjutnya adalah mengetahui kontur sepanjang lintasan dari ketiga hop tersebut. Yang perlu diingat adalah bahwa data yang akan didapatkankan merupakan data digital bukan data yang didapatkan dari peta topografi. Langkah-langkahnya dengan mengklik Module Terrain Data, lalu setelah berada dilembar Terrain Data mengklik Operation Generate Profile, pada lembar Generate Profile mengklik tombol Generate, hasilnya seperti gambar dibawah. Gambar 4.8 Lembar Terrain Data dan Generate Profile 63

13 Gambar 4.9 Tampilan Path Profile Gambar diatas merupakan bentuk kontur rupa bumi dari lintasan dua lokasi, tampilan diatas masih belum maksimal karena data-data dari ketinggian struktur pepohonan belum dimasukkan. Cara untuk memasukkan data struktur pepohonan adalah mengklik dua kali di kolom Structure lalu memilih Range of Structures. Pada lembar Range of Structure memilih Tree lalu mengisikan ketinggian dari pepohonan setelah itu mengisi dikotak Start of Range dan End of Range dimana awal dan akhir dari struktur pepohonan tersebut setelah itu mengklik tombol OK, untuk lebih jelasnya silahkan perhatikan gambar dibawah. 64

14 Gambar 4.10 Memasukkan Struktur Pepohonan Gambar 4.11 Path Profile dan Struktur Pepohonan 65

15 Dari langkah diatas maka akan kita ketahui mana saja dari ketiga hop yang telah kita masukkan datanya merupakan jalur yang baik untuk jaringan transmisi radio gelombang mikro tanpa adanya halangan yang mengganggu sinyal radio gelombang mikro. Dibawah ini merupakan Print Profile dari ketiga hop tersebut. Gambar 4.12 Print Profile Pager Gunung Pangandaran 66

16 Gambar 4.13 Print Profile Pager Gunung Pantai Barat Gambar 4.14 Print Profile Pager Gunung Cintaratu 67

17 Dari gambar diatas dapat kita lihat bahwa dua jalur transmisi tidak LOS karena terhalang oleh struktur pepohonan dan sesuai dengan data yang ada maka jalur Pager Gunung Cintaratu layak untuk jalur transmisi radio gelombang mikro Perhitungan Link Budget Setelah kita mendapatkan jalur yang Line of Sight dan telah menentukan tinggi antena maka setelah itu kita akan memperhitungkan link budget untuk menentukan RX Level dan availability Memasukkan Data Frekuensi Langkah pertama adalah memasukkan data frekuensi dan polarisasi antena. Langkahnya adalah mengklik Module Worksheet, pada lembar Worksheet kita menekan Ch, lalu memasukkan frekuensi dan polarisasi pada lembar TX Channel lalu mengklik OK. Gambar 4.15 Input Data Frekuensi 68

18 Memasukkan Data Radio Untuk memilih radio yang akan digunakan, pada lembar Worksheet kita mengklik kotak TX, setelah berada di lembar Radio Equipment klik Code Index lalu New Index. Lalu mencari file dimana kita menempatkan data-data radio dengan file ekstensi *.mrs seperti gambar dibawah. Gambar 4.16 Input Data Radio Dilembar Radio Code Index kita bisa memilih data radio sesuai kebutuhan seperti tipe radio, frekuensi band, Modulasi, kapasitas. Setelah selesai kita mengklik Both agar data yang kita pilih sama untuk kedua lokasi lalu mengklik OK seperti gambar dibawah. 69

19 Gambar 4.17 Parameter Radio Data Branching Circuit Untuk mengisi data Branching Circuit atau Hybrid Loss kita mengklik tanda panah memutar diatas kotak TR lalu setelah itu mengklik OK. Gambar 4.18 Data Branching Circuit 70

20 Data Kabel Masukkan data kabel yang dipakai serta loss yang ditimbulkan, caranya dengan mengklik gambar kabel yang diberi lingkaran merah lalu isikan data sesuai data kabel yang dipakai setelah itu mengklik OK, seperti yang diperlihatkan gambar dibawah. Gambar 4.19 Input Data Kabel Memilih Antena Setelah data Radio sudah kita masukkan maka sekarang adalah memasukkan data antena. Caranya dengan menekan simbol antena (yang dilingkari tanda merah pada gambar dibawah), setelah muncul lembar Antennas TR-TR lalu mengklik Code Index setelah itu mengklik New Index maka akan kita akan mencari folder dimana file dengan eksistensi *.mas dimana data-data antena disimpan. Setelah itu memilih 71

21 antena sesuai dengan kebutuhan lalu mengklik Both untuk pilihan menggunakan antena yang sama pada kedua lokasi, lalu mengklik Close OK Gambar 4.20 Memasukkan Data Antena Reliability Methods Pada lembar Worksheet mengklik Operations Reliability Methods. Dilembar Reliability Options memilih kriteria seperti gambar dibawah. Gambar 4.21 Input Reliability Methods 72

22 Rain Faktor Pada pada lembar Worksheet mengklik simbol awan, setelah itu pilih ITU-R P.530-7/8, polarisasi yang sesuai, menekan Press Load File memilih area hujan sesuai dengan peta daerah pembagian hujan seperti yang diperlihatkan pada gambar 4.3, setelah itu kita menekan Close. Gambar 4.22 Data Daerah Hujan 73

23 Geoclimatic Faktor Menekan simbol area tanah (yang diberi tanda panah pada gambar dibawah) mensetting Geoclimatic Factor sesuai gambar dibawah. Gambar 4.23 Input Data Geoclimatic Factor Memeriksa Data Memastikan bahwa kolom isian telah terisi data dengan benar karena apabila ada data yang belum terisi maka kita harus mengulang dari awal. Untuk memastikannya kita akan memeriksa data berikut ini : Dengan memperhatikan dipojok kanan bawah apakah ada tanda centrang yang berwarna hijau, apabila belum berarti ada data yang kurang dimasukkan. Memperhatikan RX Signal, Fade Margin dan Annual Availability Rain seperti gambar dibawah. 74

24 Gambar 4.24 Memeriksa Kelengkapan Data Full Report Setelah semua langkah telah kita lakukan dan data-data telah diisi dengan benar maka kita akan mendapatkan lembar yang berisi Link Budget yang akan kita pergunakan untuk implementasi pada saat pemasangan jalur transmisi radio gelombang mikro. Pada lembar Worksheet mengklik Report Menu Full Report, disana kita bisa langsung print atau dipindahkan ke program Word atau lembar Exel. Contoh hasil perhitungan dapat diperlihatkan pada tabel bawah. 75

25 Tabel 4.2 Link Budget Pager Gunung Cintaratu Pager Gunung Cintaratu Elevation (m) Latitude S S Longitude E E True azimuth ( ) Vertical angle ( ) Antenna model UKY /SC11 UKY /SC11 Antenna height (m) Antenna gain (dbi) TX line length (m) TX line unit loss (db /100 m) TX line loss (db) Connector loss (db) Circ. branching loss (db) Frequency (MHz) Polarization Vertical Path length (km) Free space loss (db) Atmospheric absorption loss (db) 0.13 Net path loss (db) Radio model ML 7E HP 4E1.raf ML 7E HP 4E1.raf TX power (watts) TX power (dbm) EIRP (dbm) Emission designator 7M20G7W 7M20G7W TX Channels 1h V 1l V RX threshold criteria BER 10-6 BER 10-6 RX threshold level (dbm) RX signal (dbm) Thermal fade margin (db) Geoclimatic factor 2.50E-06 Path inclination (mr) 0.62 Fade occurrence factor (Po) 9.61E-04 Average annual temperature ( C) Worst month - multipath (%) (sec) Annual - multipath (%) (sec) (% - sec) Rain region ITU Region P 0.01% rain rate (mm/hr) Flat fade margin - rain (db) Rain rate (mm/hr) Rain attenuation (db) Annual rain (%-sec) Annual multipath + rain (%-sec) Sat, Jul Pager Gunung-Cintaratu.pl4 Reliability Method - ITU-R P.530-7/8 Rain - ITU-R P

26 4.4 Perbandingan Antara Pathlos 4.0 Dengan Rumus Dasar Dalam Menghitung Link Budget Perhitungan link budget merupakan perhitungan level daya yang dilakukan untuk memastikan bahwa level daya penerimaan lebih besar atau sama dengan level daya threshold (RSL Rth). Tujuannya untuk menjaga keseimbangan gain dan loss guna mencapai SNR yang diinginkan di receiver. Di bawah ini persamaan untuk menghitung level daya penerimaan (RSL) : RSL = P TX + G TX - L TX - L FS - L M + G RX - L RX... ( 4.1) Dimana : RSL = Receive Signal Level (dbm) P TX = Transmitter output Power (dbm) G TX = Transmitter Antenna Gain (dbi) L TX = Transmitter Losses ( Coax, Connector) L FS = Free Space Loss (db) G RX = Receiver Antenna Gain (dbi) L RX = Receiver Losses (coax, connector) Dari persamaan di atas ada satu parameter lagi yang harus kita ketahui yaitu Free Space Loss (FSL), berikut ini persamaannya : FSL = log(d) + 20 log(f)... (4.2) Dimana : D = jarak antara pemancar dan penerima dalam km 77

27 F = Frekuensi yang digunakan dalam GHz Maka dari persamaan 5.2 akan didapat : FSL = log(14) + 20 log(7) = (1.146) + 20 (0.845) = = db Setelah nilai Free Space Loss didapat, selanjutnya akan dihitung RSL sesuai persamaan 5.1 dengan data-data yang ada di Tabel 4.2 maka akan didapat nilai berikut : RSL = P TX + G TX - L TX - L FS + G RX - L RX = = dbm Dari hasil perhitungan Receive Signal Level di atas dan dibandingkan dengan hasil yang ada pada Tabel 4.2 maka ada selisih db, selisih sebesar itu tidak terlalu besar dan masih dalam batas toleransi karena masih lebih besar dari level daya threshold yang bernilai dbm. 4.5 Mengetahui Kehandalan Sistem Transmisi Untuk mengetahui kehandalan suatu sistem transmisi maka setiap operator akan melihat dari beberapa parameter : 1. Link Budget, terutama pada Receive Signal Level 2. Tes Bit Error Rate (BER) 78

28 Untuk mengetahui hasil pada poin pertama biasanya kita akan melihat dari hasil screen shoot program Minilink, karena disana akan diperlihatkan beberapa data yang hasus diisi dan hasil yang sesuai dengan Link Budget salah satunya adalah Receive Signal Level, berikut screen shootnya untuk masing-masing lokasi : Gambar 4.25 Data Site Pager Gunung 79

29 Gambar 4.26 Data Site Cintaratu Sedangkan untuk poin yang kedua adalah melakukan tes Bit Error Rate (BER), BER didefinisikan sebagai jumlah kesalahan bit yang ditransmisikan dalam selang waktu satu detik. Untuk membuat BER tidak bergantung pada laju transmisi bit (bit-rate), maka BER dihitung sebagai probabilitas rata-rata kesalahan identifikasi bit. BER sebesar 10-6 berarti kemungkinan 1 (satu) kesalahan bit untuk tiap satu juta bit yang ditransmisikan. Dewasa ini, sebuah system transmisi diharapkan setidaknya mempunyai BER sebesar untuk level STM-16 dan untuk level STM-64. Penerima transmisi mempunyai rangkaian pengambil keputusan untuk menentukan apakah bit-bit yang datang adalah 1 atau 0. Rangkaian ini bekerja dengan membandingkan sinyal yang datang terhadap nilai ambang tertentu (ID). Agar BER minimum, nilai ambang diatur pada : 80

30 (4.3) Pada persamaan diatas, I dan σ menyatakan rata-rata dan varians dengan indeks 0 dan 1 masing-masing untuk bit 0 dan bit 1. Bila σ0 = σ1, maka ID adalah rata-rata dari I0 dan I1. BER pada setting ambang seperti ini bisa dihitung :...(4.4) Dengan factor Q pada persamaan sebelumnya didefinisikan sebagai :...(4.5) Dari persamaan ini terlihat bahwa Q digunakan untuk menyatakan factor kualitas. Nilai Q yang semakin besar menunjukkan perbedaan yang semakin nyata antara bit 0 dan bit 1 yang jelas akan menyebabkan pendeteksian bit semakin baik. Untuk Q yang lebih besar dari 3, BER dapat diestimasi dengan mencari asimtot dari erfc(q/ 2). Hubungan antara BER dan factor Q diperlihatkan pada gambar 4.27 berikut ini. Gambar 4.27 BER Terhadap Faktor Q 81

31 Untuk melakukan pengujian bahwa jalur transmisi radio gelombang mikro tersebut sudah layak pakai maka biasanya penulis menggunakan alat ukur merk Sunlite E1 produk dari Sunrise Telecom yang biasa untuk melakukan pengukuran BER. Gambar 4.28 Alat Ukur BER Biasanya setiap operator mensyaratkan pengukuran BER dilakukan 1 x 24 jam, dan biasanya mereka meminta hasil print out dari pengukuran tersebut. Berikut ini print out hasil pengukuran yang dilakukan selama 24 jam. Gambar 4.29 Print Out Hasil BER 82