DESAIN DAN IMPLEMENTASI TOOLS UNTUK PERANCANGAN DAN SIMULASI LINK RADIO MICROWAVE

Transkripsi

1 DESAIN DAN IMPLEMENTASI TOOLS UNTUK PERANCANGAN DAN SIMULASI LINK RADIO MICROWAVE Design and Implementation of Planning and Simulation Tools for Microwave Radio Link Tugas Akhir untuk memenuhi sebagian persyaratan menyelesaikan pendidikan Diploma IV Program Diploma IV Teknik Telekomunikasi Wireless Jurusan Teknik Elektro Diajukan oleh RISAN BAGJA PRADANA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012

2

3 DAFTAR RIWAYAT HIDUP Nama : Risan Bagja Pradana NIM : Tempat / Tanggal Lahir : Cimahi / 1 Agustus 1990 SD lulus tahun : 2002 di SD Negeri 2 Cimahi SMP lulus tahun : 2005 di SMP Negeri 1 Cimahi SMA lulus tahun : 2008 di SMA Negeri 3 Bandung Prestasi yang pernah dicapai : 1. Pemenang lomba artikel wisata terbaik yang diselenggarakan Explore Minangkabau tahun Mahasiswa Berprestasi Program Diploma IV Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bandung tahun Semifinalis Petualang ACI (Aku Cinta Indonesia) yang diselenggarakan Detik.com tahun Peserta PKM (Pekan Kreatifitas Mahasiswa) Tingkat Nasional tahun Mahasiswa Berprestasi Porgram Diploma IV Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bandung tahun Mahasiswa Berprestasi Porgram Diploma IV Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bandung tahun Juara Ke-3 dalam lomba CAUTION (Challenge On Multimedia Creation), Jurusan Teknik Komputer dan Informatika, Politeknik Negeri Bandung tahun Juara Ke-1 dalam lomba ICWEC (Informatics Challenge in Web Design Competition), Jurusan Teknik Komputer dan Informatika, Politeknik Negeri Bandung tahun Peserta Olympiade Informatika Kota Bandung tahun 2006

4 Dialah yang menjadikan bumi untuk kamu yang mudah dijelajahi, maka berjalanlah di segala penjurunya... Al Mulk 67:15 Happiness only real when shared Christopher McCandless (Alexander Supertramp) Kupersembahkan untuk wanita paling hebat sedunia: ibuku

5 KATA PENGANTAR Alhamudillah. Segala puji bagi Allah SWT Tuhan Semesta Alam, atas rahmat dan karunia-nya lah penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini tepat pada waktunya. Ucapan dan rasa syukur saja tentu tak akan pernah cukup untuk membalas nikmat dan cinta-nya yang tak berhingga. Atas izin-nya pula penulis dapat menyelesaikan studi di Politeknik Negeri Bandung ini. Penulis juga tidak lupa berterimakasih pada orang-orang hebat yang selalu membantu dan mendukung penulis. Ibu, ayah, dan kedua adikku yang selalu menghangatkan suasana rumah. Pak Malayusfi dan Pak Ridwan yang sabar membimbing penulis dalam pengerjaan tugas akhir ini. Dosen-dosen Polban yang penuh dedikasi telah mendidik penulis selama empat tahun ini. Kawan-kawan Nirkabel angkatan 2008, adik-adik kelas, dan alumni teknik telekomunikasi yang tidak pernah absen menyemarakan hari-hari penulis. Untuk Alicia yang kehadirannya selalu menjadi penghibur tersendiri. Serta untuk Indonesia yang keindahan alamnya selalu menginspirasi penulis. Laporan tugas akhir ini mengupas secara rinci tools untuk keperluan perancangan dan simulasi link radio microwave yang didesain dan direalisasikan oleh penulis. Dalam laporan ini diulas pula latar belakang pengambilan judul, teori-teori dasar seputar link radio microwave, detail rancangan sistem, hingga analisa kinerja tools. Penulis berharap laporan ini dapat menjadi rujukan bagi civitas akademika lain yang tertarik dalam mengembangkan tools serupa, sehingga di akhir laporan dipaparkan sejumlah poin yang dapat dipertimbangkan untuk pengembangan lebih lanjut. Cimahi, Juli 2012 Penulis iv

6 Abstrak Dalam tugas akhir ini dirancang dan diimplementasikan tools berbasis web untuk perancangan dan simulasi link radio microwave. Tools serupa yang telah tersedia umumnya berbasis Windows dan fitur perancangannya tidak lengkap. Hasil simulasi tools yang diimplementasikan mendekati hasil simulasi pada aplikasi sejenis. Parameter jarak, frekuensi tengah, FSL, clearance minimum, RSL, EIRP, dan system availability hanya memiliki selisih di bawah 4%. Tools yang diimplementasikan dapat digunakan untuk merancang dan mensimulasikan link radio microwave. Tools ini pun dilengkapi aplikasi untuk menghitung setiap parameter link budget secara terpisah. Selain itu terdapat pula fitur untuk mengunggah dan mengunduh data-data teknis produk radio microwave. Kata Kunci: Perancangan Link Radio, Simulasi Link Radio, Radio Microwave, Link Budget Abstract This final project is intended to design and implement web based tools for planning and simulating microwave radio link. Similar tools which have been made before commonly based on Windows platform and also having incomplete features. It is proven that the simulation result is nearly close to other similar applications. Distance, center frequency, FSL, minimum clearance, RSL, EIRP, and system availability have only a difference bellow 4%. This tools can be used for planning and simulating microwave radio link. This tools can also be used for calculating link budget parameters seperately. And this tools is equipped with a feature for uploading and downloading microwave radio products technical data. Kata Kunci: Perancangan Link Radio, Simulasi Link Radio, Radio Microwave, Link Budget v

7 Daftar Isi Daftar Gambar... viii Daftar Tabel... xiv PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Pemecahan Masalah Perumusan Masalah Tujuan Tugas Akhir Batasan Masalah Manfaat yang Diharapkan... 7 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI Tinjauan Pustaka Radio Mobile dan Pathloss Atoll Microwave Aplikasi Berbasis Web Professional Path Anaysis Using Spreadsheet Transmisi Radio Microwave Parameter Link Radio Line Of Sight Fresnel Zone Free Space Loss (FSL) Redaman Vegetasi Redaman Obstruksi Redaman Hujan Received Signal Level (RSL) Fade Margin System Gain Equivalent Isotropically Radiated Power (EIRP) Fading Depth Space Diversity Teknik Diversity Lainnya Jarak Lintasan DESAIN DAN IMPLEMENTASI Perancangan vi

8 3.1.1 Spesifikasi Teknis Diagram Blok Sistem Aplikasi Perancangan Teknis & Implementasi Aplikasi Kalkulator Link Budget Aplikasi Unggah Data Produk Aplikasi Katalog Aplikasi Simulasi Link Radio HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Simulasi dan Perhitungan Aplikasi Kalkulator Link Budget Aplikasi Unggah Data Produk Aplikasi Katalog Aplikasi Simulasi Link Radio Analisa dan Pembahasan Link Serdang Prabumulih Link Gerlong Mesin Perbedaan Elevasi Pada Node yang Sama Redaman Difraksi Redaman Hujan PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN vii

9 Daftar Gambar Gambar 2.1 Simulasi link radio pada aplikasi Radio Mobile... 9 Gambar 2.2 Detail hasil simulasi link radio pada aplikasi Radio Mobile... 9 Gambar 2.3 Hasil simulasi link radio pada aplikasi Pathloss Gambar 2.4 Tampilan dari aplikasi Atoll Microwave Gambar 2.5 Hasil simulasi rancangan link radio microwave pada aplikasi Atoll Microwave Gambar 2.6 Tampilan aplikasi WRI Wireless Calculator Gambar 2.7 Simulasi profil lintasan pada program spreadsheet Gambar 2.8 Lintasan radio microwave harus memenuhi kriteria LOS Gambar 2.9 Ilustrasi Fresnel Zone pertama dari sebuah lintasan radio Gambar 2.10 Perbandingan besar redaman obstruksi Gambar 2.11 Kurva hasil observasi Giger dan Barnett tentang perilaku fading.. 21 Gambar 2.12 Penerapan teknik frequency diversity Gambar 3.13 Diagram blok aplikasi penyusun sistem aplikasi Gambar 3.14 Diagram blok aplikasi Kalkulator Link Budget Gambar 3.15 Diagram blok aplikasi Unggah Data Produk dan Katalog Gambar 3.16 Diagram blok aplikasi Simulasi Link Radio Gambar 3.17 Diagram alir untuk menghitung jarak Gambar 3.18 Diagram alir untuk menghitung FSL Gambar 3.19 Diagram alir untuk menghitung redaman vegetasi Gambar 3.20 Diagram alir untuk menghitung RSL Gambar 3.21 Diagram alir untuk menghitung fade margin Gambar 3.22 Diagram alir untuk menghitung system gain Gambar 3.23 Diagram alir untuk menghitung EIRP Gambar 3.24 Diagram alir untuk menghitung fading depth Gambar 3.25 Diagram alir untuk menghitung performa lintasan radio Gambar 3.26 Diagram alir untuk menghitung faktor peningkatan space diversity Gambar 3.27 Diagram alir untuk menghitung jari-jari Fresnel Zone pertama dan clearance minimumnya viii

10 Gambar 3.28 Diagram alir untuk menghitung besar redaman difraksi oleh obstruksi tunggal Gambar 3.29 Diagram alir untuk menghitung besar redaman hujan Gambar 3.30 Diagram alir untuk proses login Gambar 3.31 Diagram alir proses logout Gambar 3.32 Diagram alir tambah produk Gambar 3.33 Diagram alir sunting data produk Gambar 3.34 Diagram alir hapus data produk Gambar 3.35 Diagram alir unduh data produk Gambar 3.36 Diagram alir untuk melihat profil perusahaan Gambar 3.37 Diagram alir sunting profil perusahaan Gambar 3.38 Diagram alir Katalog Data Produk Gambar 3.39 Diagram alir Profil Perusahaan Gambar 3.40 Diagram alir alur perancangan link radio Gambar 3.41 Diagram alir proses login ke dalam aplikasi Gambar 3.42 Diagram alir proses logout Gambar 3.43 Diagram alir proses tambah jaringan Gambar 3.44 Diagram alir sunting jaringan Gambar 3.45 Diagram alir hapus jaringan Gambar 3.46 Diagram alir tambah node Gambar 3.47 Diagram alir sunting node Gambar 3.48 Diagram alir hapus node Gambar 3.49 Diagram alir tambah link radio Gambar 3.50 Diagram alir sunting link radio Gambar 3.51 Diagram alir informasi link radio Gambar 3.52 Diagram alir hapus link radio Gambar 3.53 Diagram alir simulasi link radio Gambar 3.54 Diagram alir simulasi profil lintasan radio Gambar 3.55 Diagram alir untuk menghitung jarak antara dua node Gambar 3.56 Diagram alir sampling data elevasi Gambar 3.57 Diagram alir ambil data elevasi Gambar 3.58 Diagram alir membuka stream file SRTM ix

11 Gambar 3.59 Diagram alir untuk mencari nama file SRTM Gambar 3.60 Diagram alir untuk mencari posisi data ketinggian Gambar 3.61 Diagram alir untuk menghitung nilai pointer data Gambar 3.62 Diagram alir untuk membuat stream image Gambar 3.63 Diagram alir untuk menggambar kurva bumi Gambar 3.64 Diagram alir untuk menggambar kontur bumi Gambar 3.65 Diagram alir untuk menggambar lintasan radio Gambar 3.66 Diagram alir untuk set session hasil simulasi Gambar 3.67 Diagram alir untuk menghitung link budget Gambar 4.68 Laman awal aplikasi Kalkulator Link Budget Gambar 4.69 Menghitung jarak antara dua titik Gambar 4.70 Tampilan penghitung FSL Gambar 4.71 Tampilan penghitung redaman vegetasi Gambar 4.72 Tampilan dari penghitung RSL Gambar 4.73 Tampilan dari penghitung fade margin Gambar 4.74 Tampilan dari penghitung system gain Gambar 4.75 Tampilan dari penghitung EIRP Gambar 4.76 Tampilan dari penghitung fading depth Gambar 4.77 Tampilan dari penghitung performa link radio Gambar 4.78 Tampilan dari penghitung faktor peningkatan space diversity Gambar 4.79 Tampilan dari penghitung jari-jari Fresnel Zone Gambar 4.80 Redaman difraksi untuk clearance sebesar 0.6 F Gambar 4.81 Redaman difraksi untuk clearance sebesar 0 F1 (menghalangi setengah dari daerah Fresnel Pertama) Gambar 4.82 Redaman difraksi untuk clearance sebesar -1 F1 (menghalangi seluruh daerah Fresnel pertama) Gambar 4.83 Redaman difraksi untuk clearance sebesar -1.8 F Gambar 4.84 Menghitung redaman hujan pada frekuensi 1.8 GHz Gambar 4.85 Menghitung redaman hujan pada frekuensi 6 GHz Gambar 4.86 Apabila Nama Pengguna dan Password yang dimasukan tidak sesuai dengan data pengguna di database Gambar 4.87 Laman daftar produk x

12 Gambar 4.88 Menambahkan data produk baru Gambar 4.89 Memilih file data produk yang akan diunggah Gambar 4.90 Tampilan aplikasi saat produk baru berhasil ditambahkan Gambar 4.91 File data produk yang diunggah memiliki nama yang berbeda di direktori server Gambar 4.92 Data produk microwave yang diunduh Gambar 4.93 Menyunting data produk Gambar 4.94 Sunting data produk berhasil Gambar 4.95 Konfirmasi untuk menghapus produk Gambar 4.96 Produk sudah dihapus dari database Gambar 4.97 File data produk pun dihapus dari direkori server Gambar 4.98 Tampilan laman profil perusahaan Gambar 4.99 Menyunting profil perusahaan Gambar Tampilan laman katalog data produk Gambar Katalog produk jenis radio microwave Gambar Katalog produk jenis feeder Gambar Katalog produk jenis konektor Gambar Katalog produk jenis antena Gambar Tombol aksi untuk mengunduh produk Gambar Data produk yang diunduh ditampilkan di browser Gambar Tombol aksi untuk melihat profil perusahaan Gambar Tampilan detail profil perusahaan Gambar Tampilan laman profil perusahaan Gambar Apabila Nama Pengguna dan Password yang dimasukan tidak sesuai dengan data pengguna di database Gambar Laman daftar jaringan Gambar Menambahkan jaringan baru Gambar Jaringan baru berhasil ditambahkan Gambar Menyunting jaringan Gambar Jaringan berhasil disunting Gambar Konfirmasi penghapusan jaringan Gambar Jaringan berhasil dihapus xi

13 Gambar Menambahkan node ke dalam jaringan PSR Sumsel Gambar Node jaringan baru berhasil ditambahkan Gambar Tombol aksi untuk menyunting node jaringan Gambar Menyunting node jaringan Gambar Node jaringan berhasil disunting Gambar Tombol aksi untuk menghapus node jaringan Gambar Konfirmasi penghapusan node Gambar Node jaringan berhasil dihapus Gambar Tampilan laman daftar link radio Gambar Menambahkan rancangan link radio Gambar Rancangan link radio berhasil ditambahkan Gambar Tampilan laman informasi rancangan link radio Gambar Tampilan simulasi link radio Serdang Prabumulih Gambar Tampilan simulasi link radio Gn Megang Prabumulih Gambar Tampilan simulasi link radio Gerlong Mesin Gambar Tombol aksi untuk menghapus link radio Gambar Konfirmasi penghapusan rancangan link radio Gambar Link radio berhasil dihapus Gambar Tampilan hasil simulasi link Serdang Prbumulih pada program Radio Mobile Gambar Hasil simulasi profil lintasan Serdang Prabumulih pada program Radio Mobile Gambar Hasil simulasi profil lintasan Serdang Prabumulih pada sistem aplikasi yang direalisasikan Gambar Tampilan hasil simulasi link Gerlong Mesin pada program Path Loss Gambar Hasil simulasi profil lintasan Gerlong Mesin pada program Path Loss Gambar Hasil simulasi profil lintasan Gerlong Mesin pada sistem aplikasi yang direalisasikan Gambar Hasil simulasi link Serdang Prabumulih Gambar Hasil simulasi link Gn Megang Prabumulih xii

14 Gambar Ketinggian Prabumulih 48 m Gambar Ketinggian Prabumulih 50 m Gambar Obstruksi menyisakan 60% jari-jari Fresnel Zone pertama Gambar Obstruksi memotong jari-jari Fresnel Zone pertama Gambar Obstruksi memotong seluruh Fresnel Zone pertama Gambar Obstruksi memotong melebihi Fresnel Zone pertama xiii

15 Daftar Tabel Tabel 2.1 Perbandingan rentang frekuensi [26] Tabel 2.2 Pembagian band spektrum radio [27] Tabel 2.3 Pembagian band frekuensi radio microwave oleh RSGB [26] Tabel 2.4 Jarak antena tambahan untuk space diversity [2] Tabel 3.5 Fungsi utama dari aplkasi penyusun sistem aplikasi Tabel 3.6 Parameter rancangan link radio Tabel 4.7 Masukan dan keluaran penghitung jarak Tabel 4.8 Masukan dan keluaran dari penghitung FSL Tabel 4.9 Masukan dan keluaran dari penghitung redaman vegetasi Tabel 4.10 Masukan dan keluaran dari penghitung RSL Tabel 4.11 Masukan dan keluaran dari penghitung fade margin Tabel 4.12 Masukan dan keluaran dari penghitung system gain Tabel 4.13 Masukan dan keluaran dari penghitung EIRP Tabel 4.14 Masukan dan keluaran dari penghitung fading depth Tabel 4.15 Masukan dan keluaran dari penghitung performa link radio Tabel 4.16 Masukan dan keluaran dari penghitung faktor peningkatan space diversity Tabel 4.17 Masukan dan keluaran dari penghitung jari-jari Fresnel Zone Tabel 4.18 Masukan dan keluaran dari penghitung redaman hujan Tabel 4.19 Masukan dari laman Tambah Link Tabel 4.20 Daftar parameter link budget yang dihitung pada simulasi link radio Tabel 4.21 Perbandingan hasil simulasi link Serdang Prabumulih Tabel 4.22 Perbandingan hasil simulasi link Serdang Prabumulih xiv

16 DAFTAR PUSTAKA [1] Sutrisno, Perancangan Sistem Radio (Microwave Link Design), Modul kuliah Siskomrad, Politeknik Negeri Bandung, [2] Sutrisno, Sistem Komunikasi Radio, Buku bahan ajar mata kuliah Siskomrad, Politeknik Negeri Bandung, [3] Alcatel University, Radio Network Planning Edition 2, Alcatel University, [4] SAF, An Introduction to Microwave Radio Link Design, SAF Tehnika A/S, [5] Charan Langton, Intuitive Guide to Principles of Communications Link Budgets, [6] Imam Santoso, Ajub Ajulian dan Al Anwar, Perancangan Jalur Gelombang Mikro 13 GHz Titik ke Titik Area Prawoto Undaan Kudus, universitas Dipenogoro. EIRP [7] Leith Martin, VHF and UHF Pathloss Calculations for Amateurs, VK2EA Australia. [8] NASA & NGA, SRTM Topography, National Aeronautics & Space Administration and National Geospatial-Intellegence Agency, [9] Rd. Ahmad Krisna, Perencanaan dan Perancangan Digital Radio Link untuk Jaringan Komunikasi Microwave Terrestrial di Jawa dan Sumatera (Link Gn. Megang Prabumilih dan Gn. Megang Muara Enim), Laporan tugas akhir mata kuliah Siskomrad, Politeknik Negeri Bandung, [10] Risan Bagja Pradana, Perencanaan dan Perancangan Digital Radio Link untuk Jaringan Komunikasi Microwave Terrestrial di Jawa dan Sumatera (Link Serdang Prabumulih dan Serdang Palembang), Laporan tugas akhir mata kuliah Siskomrad, Politeknik Negeri Bandung, [11] Abdul Baits, Desna, Dio Pratama, dkk., Perencanaan dan Perancangan Radio Link (Link Polban Gerlong), Laporan tugas akhir mata kuliah Siskomrad, Politeknik Negeri Bandung, [12] Radio Mobile Freeware by VE2DBE [online], avaliable: [28 Juni 2012]. 148

17 [13] Pathloss, Pathloss Program Description, Pathloss, [14] Forsk, Atoll Microwave Microwave Link Planning Software, Forsk, [15] James Lawrence, Professional Path Analysis Using a Spreadsheet, A&M University, Texas. [16] Affar Communication, RF Link Budget Calculator [online], available: [25 Februari 2012] [17] Affar Communication, Fresnel Zone Calculator [online], available: [25 Februari 2012] [18] Wisp Router, WRI Wireless Calculators [online], available: [25 Februari] [19] Chapter 6 Microwave Backhaul [online], available: [24 Mei 2012] [20] JPL s Wireless Communication Reference Website, Diffraction Loss Chapter Wireless Propagation Chanels, Section Path Loss [online], available [24 Mei 2012] [21] Propagation Tutorial, Diffraction [online], available: [24 Mei 2012] [22] Racom, Ray Microwave Link Rain Zone Map, Racom, [23] George Hufford, The ITS Irregular Terrain Model, National Telecommunications and Information Administration, Institute for Telecommunication Sciences, [24] Wikipedia, Microwave Transmission [online], available: [25 Februari 2012]. [25] Wikipedia, Line Of Sight Propagation [online], available: [25 Februari 2012]. [26] Wikipedia, Microwave [online], available: [25 Februari 2012]. [27] Mian Sahjad Iqbal, Radio Propagation, Taxila University of Engineering And Technology. [28] Wikipedia, Free Space Path Loss [online], available: [25 Februari 2012]. 149

18 [29] Wikipedia, Equivalent Isotropically Radiated Power [online], available: [27 Juni 2012]. [30] Moveable Type, Calculate Distance and Bearing Between Langitude/ Latitude Points Using Harversine Formula [online], available: [13 Mei 2012] 150