SINGUDA ENSIKOM VOL. 7 NO. 2/Mei 2014

Transkripsi

1 ANALISIS PERBANDINGAN SISTEM MICROWAVE BASE TRANSCEIVER STATION DENGAN MACRO OUTDOOR FIBER OPTIC BASE TRANSCEIVER STATION DI DAERAH BATAM Nicholas (1), Naemah Mubarakah (2) (1), (2) Konsentrasi Teknik Telekomunikasi, Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara (USU) Jl. Almamater, Kampus USU Medan INDONESIA Abstrak BTS Fiber Optic merupakan konsep unik yang membantu meningkatkan konektivitas pada lokasi tertentu terutama lokasi perkotaan dimana peningkatan tersebut tidak menggunakan pembangunan tower yang baru tetapi menggunakan fasilitas tiang baik tiang listrik ataupun tiang lampu yang sudah ada dan dengan menggunakan media transmisi fiber optik sehingga tidak mengganggu pemandangan kota. Pada tulisan ini akan dibahas bagaimana perbandingan pathloss BTS Microwave dengan BTS Fiber Optic berdasarkan ketinggian, jarak, dan, frekuensi, serta VSWR dan segi spesifikasi antena. Dari hasil analisa pathloss didapatkan untuk parameter dengan variasi tinggi BTS Fiber Optic punya pathloss yang lebih kecil daripada BTS Microwave, untuk parameter dengan variasi frekuensi BTS Fiber Optic punya pathloss yang lebih kecil daripada BTS Microwave, untuk parameter dengan variasi jarak BTS Fiber Optic punya pathloss yang lebih besar dari ada BTS Microwave, untuk parameter VSWR BTS Fiber Optic lebih unggul karena punya jarak kabel feeder yang lebih pendek dibandingkan BTS Microwave. Kata kunci: Base Transceiver Station, Microwave, Fiber Optik, pathloss 1. Pendahuluan Kebutuhan network 3G dan 4G biasanya beroperasi pada frekuensi tinggi diatas 2 GHz, pada jaringan microwave pada umumnya sering terjadi daerah shadow dimana sinyal tidak dapat sampai ke user karena bangunan menghalangi sinyal dari tower terdekat. Menyebabkan fading terutama pada daerah padat trafik seperti pada bandara, stadium, stasiun kereta api, dsb. Hal tersebut membuat sinyal menjadi lemah pada daerah shadow tersebut, sehingga dibutuhkanlah penambahan perangkat BTS microwave yang sekarang ini perizinannya sudah sangat susah dan keterbatasan tempat yang sudah tidak tersedia lagi. Satu-satunya solusi ialah BTS fiber optic yang tidak memakan tempat dan mudah perizinan[1]. Tujuan utama dari BTS Fiber untuk mengatasi semua permasalahan fading, free space loss, dan permasalahan noise lainnya dapat diatasi dengan BTS fiber optic dimana mempunyai keuntungan bagi para user antara lain mempunyai kualitas suara yang lebih baik dan dropped calls yang lebih sedikit, punya kecepatan internet akses yang lebih cepat, umur baterai yang lebih panjang, punya handoffs yang lebih mulus dengan macro network, tidak ada blank spot pada perencanaan. Keuntungan bagi wireless carriers meningkatkan kepuasan pelanggan, didedikasikan untuk kapasitas dan jangkauan, solusi untuk multicarrier, multiband, multitechnology, mengatasi masalah trafik dari BTS microwave. Pada tulisan ini dibahas mengenai jaringan macro outdoor fiber optic atau BTS fiber optic yaitu merupakan jaringan sederhana yang tersusun dari outdoor distributed antenna system yang dirangkai menggunakan jaringan fiber optic, jaringan BTS fiber optic ini menghasilkan blocking yang lebih rendah dari pada BTS microwave, serta memiliki biaya yang lebih murah dan proses yang lebih sederhana daripada pembangunan BTS microwave, sehingga return of investment yang didapat oleh pihak PT.Telkomsel akan semakin cepat. 2. Model Penelitian 2.1 Model Propagasi Model propagasi yang akan digunakan yaitu model propagasi SUI (Stanford University Interm) model propagasi ini merupakan model yang direkomendasikan untuk standar IEEE a, model ini sangat cocok diterapkan di Indonesia yang mempunyai tipe demografi copyright DTE FT USU 99

2 urban dan sub urban dengan tinggi base station antara m dan jarak sel 0,1 10 km. Model ini dibagi menjadi tiga kategori: 1. Kategori A-Hilly/moderate to heavy tree density(urban) Tipe ini berasosiasi dengan pathloss terbesar yaitu perbukitan dengan densitas pepohonan tinggi. 2. Kategori B-Hilly/light tree density or flat / moderato to heavy tree density/intermediate (suburban) Tipe ini merupakan asosiasi pathloss pertengahan yaitu dengan terrain dan densitas pepohonan antara A dan C. 3. Kategori C-flat/light tree density (rural) Tipe ini berasosiasi dengan pathloss terkecil yaitu terrain rata dengan pepohonan jarang. Persamaan model propagasi SUI adalah [2]: P = A + 10 γ log ( ) + x + x + s (1) dimana nilai A merupakan nilai free space loss di d 0, λ merupakan Panjang gelombang, masukkan nilai d dengan 100 m yang merupakan jarak referensi. Nilai A bisa dicari dengan Persamaan (2). A = 20 log (. ) (2) γ = path loss exponentγ = a b. h + (3) dimana a,b,c adalah konstanta yang menunjukkan kategori terrain, h b adalah tinggi base station,d adalah jarak antara base station dan subscriber station (m), X f adalah Faktor koreksi frekuensi dapat dicari dengan Persamaan (4). x adalah Faktor koreksi tinggi antena penerima dapat dicari dengan Persamaan (5),(6). x = 6 log f dalam MHz (4) x = 10,8 log (terrain a dan b) (5) x = 20 log (terrain c) (6) dimana h CPE adalah tinggi antena penerima, s adalah peubah acak yang terdistribusi secara lognormal sebagai representasi shadowing oleh pohon atau bangunan yang harganya antara 8,2 db untuk parameter A, 9,4 db untuk parameter B, dan 10,6dB untuk parameter C tergantung tipe terrain. Nilai a, b, c adalah daerah atau wilayah yang nantinya akan dilayani berdasarkan tipe pepohonan/bangunan, obstacle, baik shadowing maupun multipath yang ada di daerah tersebut. Untuk a heavy multipath, b intermediate multipath dan c few multipath. Adapun nilai a, b, c dapat dilihat dalam Tabel 1. Model Param eter Tabel 1 Model Parameter Tipe A Tipe B (Heavy (Intermedia Multipath te ) Multipath) Tipe C (few multip ath) A B C Perencanaan BTS Fiber Optik BTS Macro Outodoor atau yang biasa dikenal dengan BTS Hotel, merupakan teknologi yang sudah lama diterapkan pada negara-negara maju pada umumnya, BTS Hotel adalah istilah skenario penyelenggaraan BTS dimana antara Base Band Unit (BBU) dan Remote Radio Unit (RRU) terpisahkan oleh jarak yang jauh. Teknologi 3G dan 4G merupakan teknologi yang telah diakui sebagai teknologi yang dibutuhkan untuk paket data kita, tetapi yang jadi masalah jumlah pertambahan pengguna teknologi 3G dan 4G semakin tinggi serta pembangunan gedung baru yang menyebabkan bertambahnya jumlah blocking, blank spot, dan trafik yang padat. Untuk menyelesaikan masalah tersebut para penyedia jasa telekomunikasi harus membangun BTS microwave baru, baik di atas gedung maupun di lokasi kosong baru. Bagaimanapun juga, dengan pusat kota yang semakin padat dan otorisasi peraturan lokal yang semakin ketat, membangun sebuah BTS microwave membutuhkan izin yang sangat susah, Oleh karena itu penyedia jasa telekomunikasi dan pemerintah bekerja sama untuk membangun BTS fiber optic yang dapat menangani cakupan alternatif dengan kinerja yang handal, prospek alam, dan biaya yang lebih murah daripada BTS microwave. Fungsi utama dari sistem BTS Hotel adalah untuk mereduksi laju perkembangan tower yang semakin menjamur dan merisaukan bagi warga. Oleh karena itu diciptakan suatu sistem BTS fiber optic yang tersembunyi tetapi memiliki kecepatan, daya tampung, kualitas yang lebih cepat dari pada microwave BTS yang dipasangkan pada tiang-tiang lampu ataupun tiang listrik yang sudah ada, terkadang memodifikasi BTS microwave monopole yang sudah ada pada gedung dan di simplifikasi menggunakan ODAS (outdoor distributed antenna system) yang lebih sederhana, di tarik ke satu pusat yang disebut BTS Hotel seperti dapat dilihat pada Gambar 1. copyright DTE FT USU 100

3 3. Perhitungan Parameter 3.1 Parameter Ketinggian BTS Gambar 1 Konfigurasi jaringan BTS fiber optik secara garis besar[3] BTS FO akan dipasang setiap 5-6 tiang kamuflase sekitar 500 meter antar setiap DAS(distributed antenna system) yang berfungsi sebagai pengganti antena sektor dari BTS microwave. 2.3 Perencanaan Jaringan BTS Hotel di Batam Berikut ini pada Gambar 2 akan terlihat pemetaan tower yang sudah ada pada kota Batam dan perencanaan dimana akan dibangun BTS Hotel. Titik-titik pembangunan tersebut diletakkan pada daerah perkotaan dimana jumlah trafiknya sangat padat dan sering terjadi dropcall. Gambar 2 Tower dan Pole Rooftop yang sudah ada serta perencanaan pembangunan pole BTS Hotel[4] Keterangan: = Tower Microwave yang sudah ada = Rooftop pole yang sudah ada = Pole BTS Hotel yang direncanakan BTS Hotel yang akan dibangun tersebut direncanakan pada bebarapa titik yang sudah mulai padat trafiknya, tentunya target perencanaan yang akan dibangun terletak pada daerah perkotaan yang padat trafiknya, sehingga dibangunlah pool DAS untuk membantu kinerja BTS microwave. Perhitungan Pathloss dilakukan dengan memvariasikan tinggi Base Station, sedangkan parameter yang lain konstan. Tinggi Base Station adalah antara antara 10 meter sampai 80 meter. Untuk perhitungan pathloss BTS Microwave Frekuensi ditetapkan sebesar 900 MHz, sedangkan untuk parameter jarak antara BTS dengan terminal yang digunakan, ditetapkan sebesar 2500 meter. Tinggi BTS berkisar dari 30 meter sampai 80 meter. Dengan menjumlahkan nilai S yaitu peubah acak yang terdistribusi secara lognormal sebagai representasi shadowing oleh pohon atau bangunan yang harganya antara 8,2 db-10,6 db tergantung tipe terrain maka akan didapatkan nilai pathloss. Nilai peubah acak (S) nilai nya bervariasi mengikuti parameter yang ada. Pathloss untuk parameter a, parameter b, dan parameter c dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3 Hasil Hasil Perhitungan Pathloss dengan Variasi Parameter Tinggi BTS Microwave Tinggi BTS P LA (db) P LB (db) P LC (db) (m) Untuk BTS FO dengan parameter tinggi BTS dapat dilakukan pengulangan perhitungan Persamaan (1) dengan pergantian tinggi BTS m. Masukkan kembali Persamaan (1) maka akan didapatkan Tabel 4. Tabel 4 Hasil Perhitungan Pathloss dengan Variasi Parameter Tinggi BTS FO Tinggi BTS P LA (db) P LB (db) P LC (db) (m) copyright DTE FT USU 101

4 3.2 Perhitungan Parameter Frekuensi Kerja Perhitungan Pathloss yang dilakukan dengan memvariasikan nilai dari frekuensi kerja yang digunakan, sedangkan parameter yang lain dianggap konstan atau tetap nilainya. Frekuensi yang digunakan menggunakan range dengan kisaran jarak 900 MHz sampai dengan 2100 MHz. Untuk parameter jarak antara Base Station dengan terminal ditetapkan 2500 meter, sedangkan untuk parameter ketinggian Base Station ditetapkan 60 m. Dengan menjumlahkan nilai S yaitu peubah acak yang terdistribusi secara lognormal sebagai representasi shadowing oleh pohon atau bangunan yang harganya antara 8,2 db - 10,6 db tergantung tipe terrain. Nilai S tersebut bervariasi tergantung dengan parameter yang digunakan. Dengan memasukkan variabel dengan Persamaan (1) maka akan didapatkan. Tabel 5 Perhitungan Pathloss dengan Variasi Frekuensi Kerja BTS Microwave Frekuens i (MHz) P LA (db) P LB (db) P LC (db) Untuk BTS FO dengan parameter tinggi BTS dapat dilakukan pengulangan perhitungan Persamaan (1) dengan frekuensi yang digunakan menggunakan range dengan kisaran jarak 900 MHz sampai dengan 2100 MHz. Untuk parameter jarak antara Base Station dengan terminal ditetapkan 500 meter, sedangkan untuk parameter ketinggian Base Station ditetapkan 15 m. Dengan menjumlahkan nilai S yaitu peubah acak yang terdistribusi secara lognormal sebagai representasi shadowing oleh pohon atau bangunan yang harganya antara 8,2 db - 10,6 db tergantung tipe terrain maka akan didapatkan nilai pathloss. Nilai S tersebut bervariasi tergantung dengan parameter yang digunakan. Dengan memasukkan variabel dengan Persamaan (1) maka akan didapatkan. Masukkan kembali Persamaan (1) maka akan didapatkan hasil. Seperti yang dapat dilihat pada Tabel 6. Tabel 6 Perhitungan Pathloss dengan Variasi Frekuensi Kerja BTS FO Frekuensi (Mhz) P LA (db) P LB (db) P LC (db) Perhitungan Parameter Jarak BTS ke MS Perhitungan pathloss yang dilakukan dengan memvariasikan jarak dari base transceiver station ke mobile station atau yang biasa disebut dengan user, sedangkan parameter lainnya dianggap memiliki nilai variabel tetap. Jarak dari base transceiver station ke mobile station atau user yang digunakan menggunakan range 100 meter sampai dengan 2500 meter. Untuk parameter frekuensi ditetapkan 900 MHz, sedangkan untuk parameter ketinggian base transceiver station ditetapkan ketinggian base transceiver station pada umumnya dengan nilai konstan yaitu setinggi 60 meter. Dengan menjumlahkan nilai S yaitu peubah acak yang terdistribusi secara lognormal sebagai representasi shadowing baik oleh pohon, gedung, tembok, dan bangunan yang memiliki nilai antara 8,2 db - 10,6 db tergantung tipe terrain maka akan didapatkan nilai pathloss.. Nilai S tersebut bervariasi sesuai dengan parameter yang digunakan. Dengan memasukkan variabel dengan Persamaan (1) maka akan didapatkan Tabel 7. copyright DTE FT USU 102

5 Tabel 7 Perhitungan Pathloss dengan Variasi Jarak BTS Microwave ke MS P Jarak(m) LA P LB P LC (db) (db) (db) Untuk BTS FO dengan parameter tinggi BTS dapat dilakukan pengulangan perhitungan Persamaan (1) dengan pergantian tinggi BTS 15 m. Dan jarak maksimal sebesar 500m Masukkan kembali nilainya dengan Persamaan (1) maka akan didapatkan Tabel 8. Tabel 8 Perhitungan Pathloss dengan Variasi P LA Jarak (db) P LB (db) P LC (db) Analisa Grafik 4.1 Analisis Perhitungan Parameter Tinggi BTS Dengan memasukkan nilai pathloss dari parameter A, parameter B, dan parameter C pada Tabel 3 dan Tabel 4 dan disusun kedalam grafik, maka akan didapatkanlah grafik seperti pada Gambar 3. Gambar 3 Hasil Perhitungan Pathloss dengan Variasi Parameter Tinggi BTS Microwave dan BTS FO Jika hasil perhitungan Pathloss pada ketiga tipe Terrain tersebut di plot ke dalam grafik, maka akan didapatkan grafik seperti Gambar 3. Dari grafik pada Gambar 3 dapat terlihat bahwa tinggi Base Station dan Pathloss berbanding terbalik secara eksponensial. Hal ini dapat diartikan bahwa semakin tinggi Base Station yang digunakan maka Pathloss akan semakin kecil. Hal ini mengakibatkan kinerjanya akan meningkat. Dari hasil perbandingan tinggi Base Station dan Pathloss antara Terrain tipe A, tipe B, dan tipe C, maka dapat disimpulkan bahwa Pathloss untuk Terrain tipe A lebih besar daripada Pathloss untuk tipe B, dan Pathloss untuk Terrain tipe B lebih besar daripada Pathloss untuk tipe C. Sehingga kinerja model propagasi SUI yang terbaik berada pada terrain tipe C dibanding pada tipe B dan tipe A. Dapat dilihat pada Gambar 3 BTS FO punya pathloss yang lebih kecil daripada BTS Microwave dari segi parameter ketinggian Base Transceiver Station. 4.2 Analisis Perhitungan Parameter Frekuensi Kerja Dengan memasukkan nilai pada Tabel 5 dan Tabel 6 maka akan didapatkanlah grafik seperti pada Gambar 4. Gambar 4 Hasil Perhitungan Pathloss dengan Variasi Parameter Frekuensi Kerja BTS Microwave dan BTS FO copyright DTE FT USU 103

6 Dari grafik pada Gambar 4 dapat terlihat bahwa frekuensi dan Pathloss berbanding lurus secara eksponensial. Hal ini dapat diartikan bahwa semakin tinggi frekuensi yang digunakan maka Pathloss akan semakin tinggi juga. Hal ini mengakibatkan kinerjanya akan menurun. Dari hasil perbandingan Tinggi BS dan Pathloss antara Terrain tipe A, tipe B, dan tipe C, maka dapat dilihat bahwa Pathloss untuk Terrain tipe A lebih besar daripada Pathloss untuk tipe B dan Pathloss untuk Terrain tipe B lebih besar daripada Pathloss untuk tipe C. Dari Gambar 4 dapat dianalisa BTS FO punya nilai pathloss yang lebih kecil dibandingkan BTS Microwave berdasarkan parameter frekuensi kerja. 4.3 Analisis Perhitungan Parameter Jarak BTS ke MS Dengan memasukkan nilai pada Tabel 7 dan Tabel 8 maka akan didapatkanlah grafik seperti pada Gambar 5.. Dari grafik pada Gambar 5 bisa dianalisa BTS Microwave memiliki pathloss yang lebih kecil dibanding BTS Fiber Optic dari segi parameter jarak BTS ke MS. 5. Kesimpulan Melalui hasil analisis dapat ditunjukkan perbedaan BTS microwave dengan BTS fiber optik. Melalui hasil analisis perhitungan diperoleh kesimpulan, 1. Semakin tinggi antena sektor maka nilai pathloss semakin kecil, oleh karena itu BTS FO lebih cocok digunakan untuk daerah perkotaan, sedangkan BTS microwave lebih cocok digunakan di daerah suburban. 2. Semakin tinggi frekuensi kerja yang digunakan maka nilai pathloss pun semakin tinggi, oleh karena itu BTS FO lebih cocok digunakan pada daerah yang banyak obstacle, shadowing, multipath, dan blocking lainnya karena BTS FO bekerja pada frekuensi tinggi(paket data). 3. Matching impedance lebih mudah dilakukan pada BTS FO dikarenakan jarak panjang feeder yang lebih pendek. 6. Ucapan Terimakasih Gambar 5 Hasil Perhitungan Pathloss dengan Variasi Parameter Jarak BTS ke MS BTS Microwave dan BTS FO Dari grafik pada Gambar 5 dapat terlihat bahwa jarak dan Pathloss berbanding lurus secara eksponensial. Hal ini dapat diartikan bahwa semakin jauh jarak MS ke BTS yang digunakan maka Pathloss akan semakin tinggi juga. Hal ini mengakibatkan kinerjanya akan menurun. Dari hasil perbandingan Tinggi BS dan Pathloss antara Terrain tipe A, tipe B, dan tipe C, maka dapat disimpulkan bahwa Pathloss untuk Terrain tipe A lebih besar daripada Pathloss untuk tipe B, dan Pathloss untuk Terrain tipe B lebih besar daripada Pathloss untuk tipe C. Sehingga kinerja model propagasi SUI yang terbaik berada pada terrain tipe C dibanding pada tipe B dan tipe A Penulis mengucapkan terima kasih kepada Theodorus Tanzil dan Elli Tan orang tua penulis, PT. Wahana Multitron, PT. Sinergi Multi Telekomunikasi, pihak Telkomsel untuk data dan dukungan yang diberikan, Ali Hanafiah Rambe ST, MT dan Ir. M. Zulfin, MT selaku dosen penguji penulis yang sudah membantu penulis dalam menyelesaikan tulisan ini, serta teman-teman penulis yang sudah memberikan dukungan selama pembuatan tulisan ini. 7. Daftar Pustaka [1] Totok Yuliono Presentasi Master Plan BTS Hotel Batam. Telkomsel Sumbagut [2] Freeman,R Telecommunication Transmission Handbook. John Wiley. New York. [3] Totok Yuliono Case Study BTS Hotel. Telkomsel Indonesia [4] Ahmad Rum Perencanaan Plan BTS Hotel Batam. PT Sinergi Multi Telekomunikasi copyright DTE FT USU 104