SKRIPSI ANALISIS PENGARUH MODEL PROPAGASI DAN PERUBAHAN TILT ANTENA TERHADAP COVERAGE AREA SISTEM LONG TERM EVOLUTION MENGGUNAKAN SOFTWARE ATOLL Tjokorda Gede Agung Surya Putra JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA JIMBARAN 2015
SKRIPSI ANALISIS PENGARUH MODEL PROPAGASI DAN PERUBAHAN TILT ANTENA TERHADAP COVERAGE AREA SISTEM LONG TERM EVOLUTION MENGGUNAKAN SOFTWARE ATOLL Tjokorda Gede Agung Surya Putra NIM. 1104405043 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA JIMBARAN 2015
LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan dengan benar. Nama : Tjokorda Gede Agung Surya Putra NIM : 1104405043 Tanda Tangan : Tanggal : 18 September 2015 ii
ANALISIS PENGARUH MODEL PROPAGASI DAN PERUBAHAN TILT ANTENA TERHADAP COVERAGE AREA SISTEM LONG TERM EVOLUTION MENGGUNAKAN SOFTWARE ATOLL Skripsi Diajukan Sebagai Prasyarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana S1 (Strata 1) pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana Tjokorda Gede Agung Surya Putra NIM. 1104405043 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA JIMBARAN 2015 iii
Scanned by CamScanner
UCAPAN TERIMAKASIH Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karunia-nya skripsi berjudul Analisis Pengaruh Model Propagasi dan Perubahan Tilt Antena Terhadap Coverage Area Sistem Long Term Evolution Menggunakan Software Atoll dapat diselesaikan dengan baik. Penulis mengucapkan terimakasih Bapak Prof. Ir. Ngakan Putu Gede Suardana, MT.,Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana. Bapak Ir. I Nyoman Setiawan, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana. Bapak Ir. Putu Arya Mertasana, M.Si., MT selaku pembimbing akademik. Bapak Ir. Pande Ketut Sudiarta, M.Erg selaku pembimbing I yang telah memberikan konsep, bimbingan, ilmu, dan motivasi dalam penyelesaian skripsi ini. Bapak I Gst A. Komang Diafari Djuni H,ST.,MT. sebagai pembimbing II, yang telah memberikan masukan, bimbingan, ilmu, dan motivasi dalam penyelesaian skripsi ini. Bapak Alfin Hikmaturokhman, ST., MT yang telah meluangkan waktunya untuk berbagi ilmu dalam penggunaan software Atoll. Seluruh dosen pengajar dan staff Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana yang telah mendidik dan memberikan ilmunya. Abah, ibu, adik, dan pacar yang selalu berdoa, memotivasi, dan membangun mood penulis untuk menyelesaikan skripsi ini. Teman-teman Telkom 2011 dan Elektro 2011 atas kerjasama, perjuangan, dan kekompakan yang telah diberikan. Seluruh keluarga besar, kerabat, teman-teman, serta semua pihak yang telah memberikan bantuan dalam penyelesaian skripsi ini. Semoga Tuhan Yang Maha Esa, memberikan rahmatnya atas bimbingan, petunjuk, dan dorongan yang diberikan. Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih belum sempurna, oleh karena itu penulis menerima segala masukan yang membangun. Akhirnya, semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi yang membutuhkan. Denpasar, September 2015 Penulis v
ABSTRAK Performansi jaringan komunikasi seluler dipengaruhi oleh beberapa faktor, salah satu faktor tersebut adalah coverage area dari Base Transceiver Station (BTS). Jauh dekatnya coverage area ini dipengaruhi oleh beberapa aspek seperti power transmitter, frekuensi, spesifikasi perangkat, dan sudut kemiringan antena. Menggunakan teknologi Long Term Evolution (LTE) yang merupakan teknologi seluler terbaru yang memiliki kecepatan akses tinggi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh perubahan model propagasi, frekuensi dan sudut kemiringan antena sehingga hasilnya dapat digunakan dalam melakukan perencanaan sistem LTE pada suatu daerah. Metode yang digunakan pada penelitian ini yaitu dengan perhitungan secara manual dan simulasi menggunakan software Atoll, untuk menentukan coverage area yang dihasilkan pada frekuensi 900 MHz untuk model propagasi Okumura-Hatta dan ITU-R P.529, dan frekuensi 1800 MHz untuk model propagasi Cost-231 Hatta dan Standard Propagation Model, serta pada sudut kemiringan yang berbeda. Hasil perhitungan dan simulasi dari masing-masing model propagasi akan dibandingkan menurut frekuensi yang sama dan model propagasi berbeda, frekuensi dan model propagasi yang berbeda, serta membandingkan hasil jarak jangkauan berdasarkan perubahan sudut kemiringan antena pada frekuensi yang berbeda. Hasil yang didapatkan adalah untuk model propagasi dengan frekuensi 900 MHz dengan power maximum 43 dbm didapatkan hasil perhitungan dan simulasi pada model propagasi Okumura-Hatta sebesar 5,69 km dan 5,828 km, model propagasi ITU-R P.529 sebesar 4,57 km dan 4,671 km. Pada frekuensi 1800 MHz dengan power maximum 43 dbm didapatkan hasil perhitungan dan simulasi untuk model propagasi Cost-231 Hatta sebesar 1,60 km dan 1,744 km, model propagasi Standard Propagation Model sebesar 2,57 km dan 2,74 km. Perubahan jarak jangkauan yang terjadi pada model propagasi Okumura-Hatta 900 MHz dengan Standard Propagation Model 1800 MHz sebesar 2,2 kali, untuk model propagasi ITU-R P.529 900 MHz dengan model propagasi Cost-231 Hatta 1800 MHz sebesar 2,8 kali, untuk model propagasi ITU-R P.529 900 MHz dengan model propagasi Standard Propagation Model 1800 MHz sebesar 1,7 kali, dan model propagasi Okumura-Hatta 900 MHz dengan model propagasi Cost-231 Hatta 1800 MHz sebesar 3,5 kali. Dengan menambah sudut kemiringan antena maka jarak jangkauan yang dihasilkan akan semakin kecil. Dengan sudut maksimum sebesar 10º terjadi perubahan sebesar 3,491 km pada frekuensi 900 MHz dan 1,606 km pada frekuensi 1800 MHz. Simulasi perencanaan yang dilakukan di Kota Semarang memerlukan 15 site untuk mendapatkan cakupan area yang menyeluruh dengan sistem jaringan LTE 900 MHz. Kata Kunci: Coverage area, model propagasi, sudut kemiringan antena, Long Term Evolution, Atoll vi
ABSTRACT Mobile communication has several factors that affect network performance, such as coverage area of the antenna on the Base Transceiver Station (BTS). The distance to the coverage of this area is influenced by several aspects such as propagation models and also the angle of the antenna. This study is based on technology Long Term Evolution (LTE), which is the latest cellular technology that has high-speed access. This study aims to determine the effect of changes in propagation model, frequency and antenna tilt angle on LTE technology so that the results can be used in the planning of LTE systems in an area. The used method is manual calculation and simulation using Atoll software to determine the coverage area at 900 MHz frequency for Okumura- Hatta and ITU-R P.529 propagation model, and at 1800 MHz frequency for Cost- 231 Hatta and Standard propagation Model, and also with different antenna tilt angle. The results of calculations and simulations of each propagation model will be compared according to the same frequency with different propagation models, different frequency and propagation models, and also comparing the results of coverage area within changing the angle of the antenna at different frequencies. The results obtained are Okumura-Hatta model with frequency 900 MHz with 43 dbm maximum power, the coverage area from calculation and simulation is 5.69 km and 5.828 km, ITU-R P.529 model is 4.57 km and 4.671 km. Cost- Hatta 231 model with frequency 1800 MHz with 43 dbm maximum power, the coverage area from calculations and simulations is 1.60 km and 1,744 km, Standard Propagation Model is 2.57 km and 2.74 km. By changing the frequency from 900 MHz to 1800 MHz the coverage area from Okumura-Hatta model to Standard Propagation Model has change 2,2 times, from ITU-R P.529 model to Cost-231 Hatta model has change 2,8 times, from ITU-R P.529 model to Standard Propagation Model has change 1,7 times, and from Okumura-Hatta model to Cost-231 Hatta model has change 3,5 times. By changing antenna tilting to the higher level, the coverage area will be smaller. With maximum angle 10º the coverage area unchanged at 3,491 km for 900 MHz and 1,606 km for 1800 MHz. Simulation planning at Semarang City need 15 site to covering their region with LTE 900 MHz mobile network. Keywords: Coverage area, propagation model, antenna tilt angle, Long Term Evolution, Atoll vii
DAFTAR ISI SAMPUL DALAM... i LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS... ii PRASYARAT GELAR... iii LEMBAR PENGESAHAN... iv UCAPAN TERIMAKASIH... v ABSTRAK... vi ABSTRACT... vii DAFTAR ISI... viii DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR TABEL... xiv DAFTAR SINGKATAN... xvi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 3 1.3 Tujuan Penulisan... 3 1.4 Manfaat Penulisan... 4 1.5 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah... 4 1.6 Sistematika Penulisan... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Mutakhir... 6 2.2 Perkembangan Teknologi Seluler... 9 2.3 Pengenalan LTE... 11 2.4 Perhitungan Maximum Allowable Path Loss (MAPL)... 12 2.5 Model Propagasi... 16 2.5.1 Model Propagasi Okumura-Hata... 16 2.5.2 Model Propagasi Cost-231 Hatta... 18 2.5.3 Model Propagasi ITU-R P.529... 19 2.5.4 Standard Propagation Model... 20 viii
2.6 Tilting Antena... 21 2.7 Software Radio Planning Atoll... 23 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian... 25 3.2 Sumber Data dan Jenis Data Penelitian... 25 3.2.1 Sumber Data... 25 3.2.2 Jenis Data... 25 3.2.3 Teknik Pengumpulan Data... 26 3.3 Instrumen Penelitian... 26 3.4 Tahapan Penelitian... 26 3.5 Alur Analisis... 28 3.5.1 Alur Analisis Perhitungan Pengaruh Model Propagasi Terhadap Coverage Area... 29 3.5.1.1 Frekuensi 900 MHz Dengan Model Propagasi Okumura- Hatta dan ITU-R P.529... 29 3.5.1.2 Frekuensi 1800 MHz Dengan Model Propagasi Cost-231 Hatta dan Standard Propagation Model... 31 3.5.1.3 Frekuensi 900 MHz dan 1800 MHz Dengan Model Propagasi Okumura-Hatta dan Cost-231 Hatta... 32 3.5.2 Alur Analisis Simulasi Pengaruh Model Propagasi Terhadap Coverage Area... 33 3.5.3 Alur Analisis Simulasi Pengaruh Perubahan Tilt Antena Terhadap Coverage Area... 34 3.5.4 Alur Simulasi Perencanaan Sistem LTE... 35 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Gambaran Umum... 37 4.2 Menghitung Nilai Maximum Allowable Path Loss (MAPL)... 38 4.3 Mengitung Jarak Jangkauan Antena... 40 4.3.1 Perhitungan Model Propagasi Okumura-Hatta dengan Frekuensi 900 MHz... 41 ix
4.3.2 Perhitungan Model Propagasi ITU-R P.529 dengan Frekuensi 900 MHz... 43 4.3.3 Perhitungan Model Propagasi Cost-231 Hatta dengan Frekuensi 1800 MHz... 46 4.3.4 Perhitungan Model Propagasi Standard Propagation Model dengan Frekuensi 1800 MHz... 49 4.4 Simulasi Perhitungan Jarak Jangkauan Antena Menggunakan Atoll... 52 4.4.1 Simulasi Perhitungan Jarak Jangkauan Antena dengan Model Propagasi Okumura-Hatta... 55 4.4.2 Simulasi Perhitungan Jarak Jangkauan Antena dengan Model Propagasi ITU-R P.529... 59 4.4.3 Simulasi Perhitungan Jarak Jangkauan Antena dengan Model Propagasi Cost-231 Hatta... 63 4.4.4 Simulasi Perhitungan Jarak Jangkauan Antena dengan Model Propagasi Standard Propagation Model... 67 4.5 Pengaruh Model Propagasi Terhadap Jarak Jangkauan Antena... 71 4.5.1 Perbandingan Jarak Jangkauan Antena Menggunakan Frekuensi yang Sama Dengan Model Propagasi yang Berbeda... 72 4.5.2 Perbandingan Jarak Jangkauan Antena Menggunakan Frekuensi yang Berbeda Dengan Model Propagasi yang Berbeda... 75 4.6 Simulasi Pengaruh Perubahan Tilt Antena Terhadap Jarak Jangkauan Antena... 78 4.7 Simulasi Perencanaan Sistem LTE... 80 BAB V PENUTUP 5.1 Simpulan... 94 5.2 Saran... 95 DAFTAR PUSTAKA... 96 LAMPIRAN x
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Perkembangan 3GPP... 12 Gambar 2.2 Perhitungan Jarak dan Sudut Untuk Mechanical Tilt... 17 Gambar 2.3 Pengukuran Batas Dalam dan Batas Luar Pancaran Antena... 18 Gambar 4.1 Grafik Hasil Perhitungan Jarak Jangkauan Antena dengan Model Propagasi Okumura-Hatta... 43 Gambar 4.2 Grafik Hasil Perhitungan Jarak Jangkauan Antena dengan Model Propagasi ITU-R P.529... 46 Gambar 4.3 Grafik Hasil Perhitungan Jarak Jangkauan Antena dengan Model Propagasi Cost-231 Hatta... 49 Gambar 4.4 Grafik Hasil Perhitungan Jarak Jangkauan Antena dengan Model Propagasi Standard Propagation Model... 51 Gambar 4.5 Starting Software Atoll... 53 Gambar 4.6 Tampilan Awal Software Atoll... 53 Gambar 4.7 Memilih Sistem Simulasi pada Software Atoll... 54 Gambar 4.8 Tampilan Lembar Kerja Software Atoll... 54 Gambar 4.9 Lokasi Transmitter pada Software Atoll... 55 Gambar 4.10 Parameter Antena untuk Propagasi Okumura-Hatta... 56 Gambar 4.11 Pilihan Prediksi Perhitungan pada Software Atoll... 56 Gambar 4.12 Hasil Prediksi Cakupan Area Model Propagasi Okumura-Hatta... 57 Gambar 4.13 Hasil Analisis Cakupan Area Model Propagasi Okumura-Hatta... 57 Gambar 4.14 Grafik Hasil Simulasi Perhitungan Jarak Jangkauan Antena dengan Model Propagasi Okumura-Hatta... 59 Gambar 4.15 Parameter Antena untuk Propagasi ITU-R P.529... 60 Gambar 4.16 Pilihan Prediksi Perhitungan pada Software Atoll... 61 Gambar 4.17 Hasil Prediksi Cakupan Area Propagasi ITU-R P.529... 61 Gambar 4.18 Hasil Analisis Cakupan Area Propagasi ITU-R P.529... 62 xi
Gambar 4.19 Grafik Hasil Simulasi Perhitungan Jarak Jangkauan Antena dengan Model Propagasi ITU-R P.529... 63 Gambar 4.20 Parameter Antena untuk Propagasi Cost-231 Hatta... 64 Gambar 4.21 Pilihan Prediksi Perhitungan pada Software Atoll... 65 Gambar 4.22 Hasil Prediksi Cakupan Area Propagasi Cost-231 Hatta... 65 Gambar 4.23 Hasil Analisis Cakupan Area Propagasi Cost-231 Hatta... 66 Gambar 4.24 Grafik Hasil Simulasi Perhitungan Jarak Jangkauan Antena dengan Model Propagasi Cost-213 Hatta... 67 Gambar 4.25 Parameter Antena untuk Propagasi Standard Propagation Model... 68 Gambar 4.26 Pilihan Prediksi Perhitungan pada Software Atoll... 69 Gambar 4.27 Hasil Prediksi Cakupan Area Propagasi Standard Propagation Model... 69 Gambar 4.28 Hasil Analisis Cakupan Area Propagasi Standard Propagation Model... 70 Gambar 4.29 Grafik Hasil Simulasi Perhitungan Jarak Jangkauan Antena dengan Model Propagasi Standard Propagation Model... 71 Gambar 4.30 Grafik Perbandingan Jarak Jangkauan Antena pada Frekuensi 900 MHz... 73 Gambar 4.31 Grafik Perbandingan Jarak Jangkauan Antena pada Frekuensi 900 MHz... 74 Gambar 4.32 Grafik Perbandingan Hasil Perhitungan Jarak Jangkauan Antena pada Frekuensi 900 MHz dan 1800 MHz... 76 Gambar 4.33 Grafik Perbandingan Hasil Simulasi Jarak Jangkauan Antena pada Frekuensi 900 MHz dan 1800 MHz... 77 Gambar 4.34 Mengubah Parameter Mechanical downtilt... 78 Gambar 4.35 Hasil Analisis Cakupan Area dengan Tilt 1º untuk Model Propagasi Okumura-Hatta... 79 Gambar 4.36 Grafik Perbandingan Jarak Jangkauan Antena Berdasarkan Perubahan Sudut Kemiringan Antena... 80 Gambar 4.37 Properties Penentuan Koordinat Wilayah... 83 xii
Gambar 4.38 Pemilihan Sistem Koordinat... 83 Gambar 4.39 Pemilihan Sistem Koordinat... 84 Gambar 4.40 Peta Digital Pulau Jawa... 84 Gambar 4.41 Peta Wilayah Pulau Jawa... 85 Gambar 4.42 Wilayah Perencanaan Pada Google Earth... 85 Gambar 4.43 Wilayah Perencanaan Pada Atoll... 86 Gambar 4.44 Penempatan Site Pada Atoll... 87 Gambar 4.45 Letak Site Pada Google Earth... 87 Gambar 4.46 Posisi site copy of site 0... 88 Gambar 4.47 Posisi site copy 2 of site 0... 88 Gambar 4.48 Posisi site copy 5 of site 0... 89 Gambar 4.49 Posisi site copy of site 0 Setelah Reposisi... 89 Gambar 4.50 Posisi site copy 2 of site 0 Setelah Reposisi... 90 Gambar 4.51 Posisi site copy 5 of site 0 Setelah Reposisi... 90 Gambar 4.52 Hasil Perhitungan Coverage Pada Atoll... 91 Gambar 4.53 Hasil Perencanaan Pada Google Earth... 91 Gambar 4.54 Hasil Coverage Area pada Daerah yang Landai... 92 Gambar 4.55 Hasil Coverage Area pada Daerah dengan Ketinggian Berbeda... 93 xiii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Tinjauan Mutakhir... 7 Tabel 2.2 Perhitungan MAPL Arah Downlink... 13 Tabel 2.3 Perhitungan MAPL Arah Uplink... 14 Tabel 2.4 Deskripsi Parameter Arah Downwlink dan Uplink... 15 Tabel 2.5 K-Parameter Untuk Wilayah Asia... 21 Tabel 4.1 Spesifikasi Perangkat... 38 Tabel 4.2 Nilai MAPL Berdasarkan Power Transmitter yang Digunakan 40 Tabel 4.3 Perhitungan Jarak Jangkauan Antena Model Propagasi Okumura- Hatta... 42 Tabel 4.4 Perhitungan Jarak Jangkauan Antena Model Propagasi ITU-R P.529... 45 Tabel 4.5 Perhitungan Jarak Jangkauan Antena Model Propagasi Cost-231 Hatta... 48 Tabel 4.6 Perhitungan Jarak Jangkauan Antena Model Propagasi Standard Propagation Model... 51 Tabel 4.7 Hasil Simulasi Jarak Jangkauan Antena Model Propagasi Okumura- Hatta... 58 Tabel 4.8 Hasil Simulasi Jarak Jangkauan Antena Model Propagasi ITU-R P.529... 62 Tabel 4.9 Hasil Simulasi Coverage Area Model Propagasi Cost-231 Hatta... 66 Tabel 4.10 Hasil Simulasi Jarak Jangkauan Antena Model Propagasi Standard Propagation Model... 70 Tabel 4.11 Hasil Perhitungan dan Simulasi Jarak Jangkauan Antena pada Frekuensi 900 MHz... 72 Tabel 4.12 Hasil Perhitungan dan Simulasi Jarak Jangkauan Antena pada Frekuensi 1800 MHz... 73 Tabel 4.13 Hasil Perhitungan Jarak Jangkauan Antena pada Frekuensi 900 MHz dan 1800 MHz... 75 xiv
Tabel 4.14 Tabel 4.15 Hasil Simulasi Jarak Jangkauan Antena pada Frekuensi 900 MHz dan 1800 MHz... 76 Perubahan Coverage area Berdasarkan Sudut Kemiringan Antena... 79 xv
DAFTAR SINGKATAN 3GPP BTS CDMA FDMA GPRS HSDPA ITU LTE MAPL MIMO MS OBQ OFDM PCI SC-FDMA SMS TDMA UMTS W-CDMA = Third Generation Partnership Project = Base Transceiver Station = Code Division Multiple Access = Frequency Division Multiple Access = General Packet Radio Services = High Speed Downlink Packet Access = Intenational Telecomunication Union = Long Term Evolution = Maximum Allowable Path Loss = Multiple Input Multiple Output = Mobile Station = Offered Bit Quantity = Orthogonal Frequency Division Multiplexing = Physical Cell Identity = Single Carier Frequency Division Multiple Access = Short Message Service = Time Division Multiple Access = Universal Mobile Telecommunications System = Wideband Code-Division Multiple Access xvi