Dasar Sistem Transmisi Dasar Sistem Transmisi Sistem transmisi merupakan usaha untuk mengirimkan suatu bentuk informasi dari suatu tempat yang merupakan sumber ke tempat lain yang menjadi tujuan. Pada gambar 2.1 terlihat dalam perjalanan dari suatu sumber ke tujuan, sinyal akan mengalami berbagai perlakuan dari media transmisi yang dilalui. Perancangan sistem transmisi ditujukan untuk menjaga kualitas informasi yang dikandung agar sebisa mungkin informasi yang dikirimkan dapat diperoleh kembali tanpa mengurangi kualitas informasi. Daya Sinyal Daya sinyal merupakan ukuran kekuatan sinyal yang dinyatakan oleh suatu satuan. Satuan yang biasa digunakan untuk menyatakan daya sinyal adalah Watt. Dalam perjalanannya melalui suatu media transmisi sinyal akan mengalami penguatan atau pelemahan, dikatakan mengalami penguatan bila melalui suatu perangkat yang menghasilkan suatu penguatan atau gain, dan mengalami pelemahan bila melalui suatu media transmisi yang bersifat meredam. Untuk memudahkan dalam perhitungan digunakan satuan yang bersifat logaritmit yaitu decibel (db) yang menyatakan perbandingan antara dua bilangan yang mempunyai satuan yang sama (gambar 2.2).
Media yang memperkuat sinyal akan menghasilkan gain positif sedangkan media yang memperlemah sinyal mempunyai gain negatif. Satuan lain sering digunakan adalah dbw yang menyatakan perbandingan daya dalam db relatif terhadap 1 watt. P dbw = 10 log (P / 1 watt) PdBmW = 10 log (P / 1 mw) Dimana : 1 watt = 1000 miliwatt dan 1 dbw= 30 dbmw Figur Derau Semua media transmisi baik pasif ataupun aktif akan menghasilkan dan menimbulkan noise atau derau terhadap sinyal yang melaluinya. Noise figure merupakan ukuran derau yang dihasilkan oleh suatu perangkat relatif terhadap perangkat yang bersifat ideal (tanpa derau). Juga menyatakan banyaknya penurunan SNR (Signal Noise Ratio) yang dihasilkan oleh suatu perangkat. SNR (Signal to Noise Ratio) didefinsisikan sebagai perbandingan daya sinyal terhadap daya derau pada suatu titik. [S/N]dB = Daya sinyaldbw Daya deraudbw EIRP EIRP (Effective Isotrophic Radiated Power) digunakan untuk menggambarkan unjuk kerja suatu perangkat transmisi. Secara umum sistem transmisi terdiri dari tiga elemen dasar, yaitu pemancar yang menghasilkan sinyal keluaran, antena sebagai pemancar sinyal dan saluran transmisi untuk menyalurkan sinyal dari pemancar ke antena (gambar 2.3)
EIRPdBW = Pt + Gant - Lt Pt = daya RF keluaran pemancar (dbw) Gant = Gain antena (db) Lt = Loss saluran transmisi (db)
Sistem Propagasi Redaman Ruang Bebas Redaman ruang bebas (Free Space Loss) didefinisikan sebagai redaman yang dihasilkan oleh suatu media transmisi, berupa ruang bebas, sebagai akibat dari penyebaran energi sinyal yang dipancarkan. Ldb = 32,44 + 20 log D + log f L = Redaman ruang bebas (db) D = Jarak antara pemancar dan penerima (km) F = Frekuensi (MHz) Dari persamaan diatas terlihat bahwa redaman akan meningkat 6 db bila frekuensi yang digunakan dua kali lebih tinggi. Begitu pula jarak yang ditempuh dua kali lebih jauh maka redaman juga meningkat 6 db. Faktor Kelengkungan Bumi Gelombang radio yang menjalar melalui lapisan atmosfir menempuh jalur yang tidak benar-benar lurus. Gelombang radio akan dibelokkan atau dipantulkan karena pengaruh kerapatan dari media yang berupa lapisan atmosfir. Dalam perancangan sistem transmisi faktor kelengkungan bumi harus diperhatikan untuk menentukan ketinggian antena. Pembiasan yang disebabkan oleh lapisan atmosfir dapat menyebabkan pancaran sinyal dibelokkan baik mendekati atau menjauhi bumi. Koreksi akibat faktor kelengkungan bumi dinyatakan persamaan : r = jari-jari efektif bumi d1 = jarak pemancar ke penghalang ro = jari-jari bumi sebenarnya d2 = jarak penerima ke penghalang
Jika nilai K lebih dari satu maka pancaran sinyal dibelokkan mendekati bumi, hal ini berlaku pada link radio jarak pendek. Bila nilai K bernilai kurang dari satu maka pancaran sinyal dibelokkan menjauhi bumi. Bila hal ini terjadi maka tinggi antena harus dinaikan. Nilai K yang sering dipakai dalam perhitungan praktis adalah 4/3 atau 1,33. Nilai ini didasarkan pada kenyataan bahwa lapisan atmosfir menipis dengan meningkatnya ketinggian dari permukaan bumi sehingga gelombang pancaran akan dibelokkan ke arah media yang lebih rapat atau indeks biasnya lebih tinggi. Zona Fresnel Faktor lain yang harus diperhatikan dalam perancangan sistem transmisi adalah zona fresnel yang didasarkan pada teori bahwa gelombang elektromagnetik yang menjalar melalui ruang bebas akan mengalami pantulan sedemikian rupa sehingga akibat pergeseran fasa sinyal pantulan akan menghasilkan sinyal result yang saling menguatkan atau saling melemahkan. Untuk menentukan zona fresnel digunakan persamaan : F = frekuensi (GHz) d1 = jarak pemancar ke penghalang d2 = jarak penerima ke penghalang D = jarak pemancar ke penerima Nilai optimum clearance adalah 0,6 dari jari-jari zona fresnel pertama Pemudaran (Fading) Akibat dari karakteristik media transmisi yang menyebabkan terjadinya pembiasan, pantulan, penyebaran atau sebab lainnya sinyal terima bervariasi. Fenomena ini disebut dengan fading yang secara umum terdiri dari dua tipe fading yaitu multipath fading dan power fading. Multipath Fading Multipath fading disebabkan karena penggabungan sinyal langsung dengan sinyal pantulan yang menghasilkan sinyal jumlah yang saling melemahkan. Pantulan bisa berasal dari permukaan bumi atau lapisan atmosfir. Karakteristik pantulan dari lapisan atmosfir sangat dipengaruhi oleh suhu dan cuaca. Sedangkan pantulan dari permukaan bumi dipengaruhi oleh profil bumi dan benda-benda yang ada diatasnya. Power Fading Dengan berlalunya waktu maka kekuatan sinyal pancaran akan berubah pula, disebut juga dengan power fading. Perubahan ini bisa disebabkan karena perubahan profil bumi misalnya tumbuhnya pohon yang semakin tinggi, banyak gedung-gedung baru dibangun. Kondisi dari perangkat yang digunakan pun berubah, misalnya terjadinya oksidasi atau intrusi gas dan air ke dalam perangkat yang digunakan sehingga menurunkan performasi
dari perangkat. Interferensi Spektrum frekuensi yang tersedia sangat terbatas oleh sebab itu penggunaanya harus diatur sedemikian rupa sehingga jangan sampai terjadi interferensi antara berbagai perangkat sistem transmisi. Interferensi adalah terjadinya tumpang tindih antara dua sinyal atau lebih akibat keberadaannya pada spektrum frekuensi, waktu dan tempat yang bersamaan. Sinyal yang berinterferensi biasanya akan saling menganggu antara satu dengan yang lainnya. Untuk menghindari interferensi disamping dilakukan dengan pengaturan atau regulasi penggunaannya juga harus diperhatikan perencanaan frekuensi dalam suatu implementasi sistem transmisi.
Sistem Akses Jamak Sistem radio pada awalnya dirancang untuk memancarkan dan menerima sinyal pada sebuah kanal frekuensi tunggal dan biasanya bersifat broadcast sehingga siapa saja bisa menerima sinyal. Sistem radio kemudian berkembang untuk meningkatkan kapasitas kanal dimana satu kanal tidak hanya berisi satu informasi sehingga kanal akan berfungsi sebagai trunk. Berberapa metoda akses jamak antara lain FDMA (Frequency Division Multiple Acces), TDMA (Time Division Multiple Acces), TDD (Time Division Duplex) dan CDMA (Code Division Multiple Acces). FDMA (Frequency Divison Multiple Acces) Pada FDMA penggunaan kanal didasarkan pada pembagian penggunaan frekuensi. FDMA dominan digunakan pada transmisi sistem analog, karakteristiknya adalah sebagai berikut : Terminal harus selalu menyesuaikan frekuensi yang digunakannya dengan salah satu kanal yang tersedia secara otomatis. Sistem pancaran bersifat kontinyu dengan 100% duty cycle. Pemancaran sinyal dan penerimaan sinyal dilakukan secara bersamaan yang berarti diperlukan suatu perangkat duplekser pada kedua sisi terminal. Untuk efiesiensi frekuensi maka biasanya satu kanal mempunyai bandwith yang sangat kecil. FDMA adalah sistem SCPC (Single Channel Per Circuit) sehingga biaya pembanguan infrakstrukturnya sangat tinggi dibandingkan dengan sistem akses jamak yang lain. FDMA pada umumnya analog sehingga tidak fleksibel dalam hal pengembangan untuk memberikan layanan baru. TDMA (Time Division Multiple Acces) TDMA mempunyai arsitektur yang lebih rumit, sebuah frekuensi pembawa dibagi-bagi dalam beberapa time slot. Sebuah time slot adalah sebuah kanal yang pemilihannya bersifat tetap dalam arti kanal tersebut bersifat dedicatted ataupun berdasarkan demand. Beberapa karakteristik TDMA antara lain: Satu sinyal carrier terdiri dari beberapa circuit atau kanal Penggunaan frekuensi tidak berpindah-pindah seperti FDMA transmisi tidak dilakukan secara kontinyu karena sinyal yang dipancarkan berbentuk burst. TDMA membutuhkan bandwith yang lebih lebar dibanding FDMA TDMA berisi sinyal digital yang sehingga membutuhkan format tertentu (header dan sinkronisasi). Karena satu sinyal pembawa bisa berisi lebih dari satu kanal maka biaya pembangunan infrastrukturnya bisa lebih murah. TDMA sangat fleksibel dalam hal menkofigurasi ulang sistem karena biasanya dikontrol oleh perangkat lunak.
TDD (Time Divison Duplex) TDD merupakan varian dari TDMA dimana hanya digunakan satu frekuensi saja untuk memancarkan dan menerima sinyal. Sebuah frekuensi tunggal dibagi-bagi sedemikian rupa dan kedua unit (pemancar dan penerima) melakukan sinkronisasi untuk menggunakan time slot tersebut. Sekilas TDD terlibat sangat efisiensi karena hanya memerlukan satu frekuensi untuk berkomunikasi, tapi dilain pihak TDD mempunyai arsitektur yang tidak fleksibel karena pada sistem yang besar memungkinkan terjadinya masalah interferensi yang kompleks. CDMA (Code Division Multiple Acces) Pada CDMA sinyal dari semua kanal dipancarkan pada frekuensi dan waktu yang bersamaan. Untuk membedakan antara kanal satu dengan lainnya masing-masing kanal tersebut menggunakan kode-kode tertentu yang hanya akan dimengerti oleh tujuannya. Secara umum CDMA terdiri dari dua macam FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) dan DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum). Pada FHSS masing-masing kanal menggunakan frekuensi yang selalu berubah-ubah dengan pola tertentu yang harus berlainan dengan pola lompatan frekuensi dari kanal lain. Sedangkan pada DSSS sinyal infromasi yang berbentuk digital di dimodulasikan dengan sinyal digital pula yang mempunyai pola periodik sehingga menimbulkan pola sebaran pada spektrum frekuensi yang harus berlainan pula dengan pola sebaran dari kanal agar bisa dikenali oleh penerimanya.