BAB I PENDAHULUAN 3.1 Latar Belakang Masalah Pesatnya laju perkembangan teknologi telah memberikan dampak yang sangat besar pada kehidupan manusia, tidak terkecuali di bidang komunikasi jarak jauh atau telekomunikasi. Kini dengan canggihnya teknologi yang tersedia, jarak yang jauh tidak lagi menjadi kendala yang berarti. Bahkan dengan mudah kini seseorang bisa berkomunikasi dengan orang lain yang tengah berada di belahan bumi yang lain. Produk-produk teknologi di bidang telekomunikasi seperti telepon genggam, televisi, hingga internet, memiliki andil yang besar dalam membentuk budaya manusia modern. Kemudahan berkomunikasi yang bisa dinikmati tersebut tentu saja tidak terlepas dari penemuan dan pengembangan berbagai teknologi telekomunikasi, salah satunya teknologi radio microwave. Kehadiran sistem radio microwave memiliki peran penting dalam perkembangan teknologi telekomunikasi wireless. Radio microwave yang memiliki lebar pita frekuensi antara 300 MHz hingga 300 GHz, menawarkan bandwidth yang jauh lebih lebar dibandingkan dengan spektrum radio lain yang berada di bawahnya [26]. Karena panjang gelombangnya yang pendek, antena untuk perangkat radio microwave memiliki sudut pancar yang sempit sehingga cocok untuk keperluan komunikasi point-to-point [24]. Sistem radio microwave umumnya diterapakan untuk keperluan komunikasi point-to-point berkapasitas besar seperti untuk broadcasting televisi kabel, komunikasi satelit, hingga sebagai backbone atau backhaul dalam jaringan selular yang menghubungkan BTS-BSC dan BSC-MSC. Bukan hanya untuk keperluan telekomunikasi, selepas perang dunia kedua, teknologi radio microwave terus dikembangkan untuk mentransmisikan daya jarak jauh atau biasa disebut microwave power transmission (MPT) [24]. Sistem radio microwave yang bekerja pada frekuensi tinggi memiliki karakteristik propagasi line-of-sight [25]. Itu berarti agar dapat berkomunikasi, antena dari sepasang stasiun radio microwave harus berada dalam sebuah radiohorizon. Radio-horizon adalah titik propagasi terjauh, jaraknya lebih besar Risan Bagja Pradana NIM 08334023 1
daripada optical-horizon yang merupakan jangkauan optis dari penglihatan mata manusia. Di samping kriteria line-of-sight yang harus dipenuhi, faktor lain seperti fresnel zone, multipath propagation, kondisi geografis, hingga kondisi cuaca perlu dipertimbangkan dalam proses perancangan sebuah jaringan radio microwave. Banyaknya faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan, menjadikan tahap perancangan ini menjadi bagian yang penting dalam merealisasikan sebuah jaringan radio microwave yang handal. Ketelitian, kelengkapan data, serta pengetahuan seputar karakteristik propagasi radio microwave mutlak dimiliki oleh seorang perancang. Pada tahun 1950-an, saat jaringan radio microwave mulai digunakan untuk kepentingan umum, tahap perancangan merupakan tahap yang cukup menyita banyak waktu dan tenaga. Pada awal perkembangannya, perancangan jaringan radio microwave sepenuhnya dilakukan secara manual tanpa bantuan komputasi. Saat itu prosesnya sangatlah rumit, seorang perancang jaringan pertama-tama harus membaca data elevasi dari lintasan radio memanfaatkan peta topografi. Kemudian data-data elevasi tersebut diterjemahkan kedalam sebuah sajian grafis berupa kontur permukaan bumi pada selembar profile sheet papper. Menggunakan ilustrasi kontur permukaan bumi tersebut, digambarlah lintasan radio berikut dengan fresnel zone-nya untuk memperkirakan tinggi antena yang ideal. Tidak hanya sampai disitu, seorang perancang pun harus menghitung dan menganalisa berbagai parameter link budget dari lintasan radio tersebut. Proses perancangan jaringan radio microwave secara manual tentu tidaklah efisien. Terlebih dengan kemajuan teknologi di bidang komputasi seharusnya mampu membantu perancang dalam melakukan pekerjaannya. Saat ini telah beredar beberapa aplikasi komputer yang memang dikhususkan untuk membantu perancangan link radio microwave, bahkan diantaranya didistribusikan secara cuma-cuma. Namun sangat disayangkan aplikasi-aplikasi tersebut terutama yang bersifat cuma-cuma tidak memiliki fitur yang lengkap untuk keperluan perancangan seperti redaman vegetasi, redaman akibat hujan, hingga fitur untuk penerapan space diversity. Selain itu umumnya aplikasi-aplikasi yang tersedia tidaklah terintegrasi, perancang tetap harus mendapatkan peta topografi serta data Risan Bagja Pradana NIM 08334023 2
teknis perangkat radio microwave dari sistem aplikasi lain yang terpisah. Aplikasi-aplikasi tersebut pun umumnya hanya ditujukan untuk sistem operasi Windows [12][13][14]. Meski begitu, adapula aplikasi yang berbasiskan web sehingga dapat diakses dari berbagai platform tanpa perlu melakukan instalasi. Namun aplikasi berbasis web tersebut sangatlah sederhana, aplikasi tersebut hanya dapat digunakan untuk mengkalkulasi beberapa parameter link budget saja [16][17][18]. Melihat permasalahan tersebut, maka dalam tugas akhir ini penulis akan merealisasikan sebuah sistem aplikasi yang terintegrasi untuk merancang dan mensimulasikan link radio microwave. Dengan sistem aplikasi ini diharapkan berbagai kekurangan yang terdapat pada aplikasi-aplikasi sejenis yang sudah tersedia dapat teratasi, sehingga tahap perancangan link radio microwave menjadi lebih efektif, efisien, dan akurat. 3.2 Pemecahan Masalah Berdasarkan latar belakang masalah yang dipaparkan pada Sub-bab 1.1, maka penulis berikhtiar untuk merancang dan mengimplementasikan sebuah tools untuk membantu perancangan dan simulasi link radio microwave. Adapaun tools yang direalisasikan berupa sebuah sistem aplikasi terintegrasi berbasiskan web. Sistem aplikasi yang dirancang pun memiliki kemampuan untuk menghitung berbagai parameter radio microwave yang jarang ditemui pada aplikasi serupa, seperti redaman vegetasi, redaman akibat hujan, serta faktor peningkatan space diversity. Seperti yang telah diuraikan dalam Sub-bab 1.1, aplikasi untuk perancangan dan simulasi link radio ini bukan merupakan hal yang baru. Saat ini telah tersedia beberapa aplikasi untuk membantu proses perancangan dan simulasi link radio microwave seperti Radio Mobile [12], Pathloss [13], dan Attol Microwave [14]. Bahkan aplikasi yang berbasis web pun sudah tersedia seperti WRI Wireless Calculators [18], RF Link Budget Calculator [16], serta Fresnel Zone Calculator [17]. Beberapa literatur komputasi untuk membantu proses perancangan link radio microwave pun sudah tersedia, salah satunya adalah Professional Path Analysis Using a Spreadsheet [15] yang ditulis oleh James Lawrence, Sr., NCE dari Texas A&M University. Risan Bagja Pradana NIM 08334023 3
Program Radio Mobile merupakan program berbasis Windows yang tersedia secara cuma-cuma. Radio Mobile belum terintegrasi sepenuhnya, perancang masih perlu mengunduh data topografi dengan tipe tertentu. Perancang juga harus mencari data teknis perangkat radio microwave dari sistem aplikasi yang terpisah. Radio Mobile pun tidak menyediakan fitur untuk penerapan teknik space diversity, performa lintasan, dan redaman akibat hujan. Aplilkasi Pathloss juga merupakan aplikasi berbasis Windows dan distribusikan secara cuma-cuma. Sama halnya dengan Radio Mobile, Pathloss pun belum terintegrasi dengan data-data topografi serta data teknis dari perangkat radio microwave. Kelebihannya Pathloss sudah dilengkapi dengan fitur penerapan space diversity, redaman vegetasi, redaman hujan, serta beberapa pilihan nilai indeks refraksi yang berbeda. Lain halnya dengan aplikasi Attol Microwave yang merupakan aplikasi berbasis Windows, aplikasi ini merupakan aplikasi untuk perancangan link radio microwave yang paling lengkap. Tidak seperti Radio Mobile ataupun Pathloss, Attol dilengkapi dengan fitur yang lengkap untuk menganalisa link budget, fresnel zone, multipath propagation, serta redaman akibat hujan. Meski sudah terintegrasi dengan data-data teknis perangkat radio microwave, Attol masih membutuhkan aplikasi MapInfo atau ArcView untuk membaca data topografi [14]. Aplikasi Attol pun membutuhkan perangkat komputer berspesifikasi tinggi, setidaknya dibutuhkan komputer bersistem operasi Windows dengan prosesor dual-core dan memori RAM sebesar 2 GB [14]. Selain itu Attol merupakan aplikasi berlisensi yang tidak didistribusikan secara bebas. Sementara itu aplikasi berbasis web yang tersedia untuk keperluan perancangan jaringan radio microwave, terbatas hanya untuk membantu perhitungan beberapa parameter link budget saja. WRI Wireless Calculator hanya mampu untuk mengkalkulasikan: power budget, free space loss, Fresnel zone, dan system performance. Adapun RF Link Budget Calculator dan Fresnel Zone Calculator dari Afar Communication, Inc hanya dapat mengkalkulasikan link budget dan Fresnel zone-nya saja. Dalam publikasinya yang berjudul Professional Path Analysis Using a Spreadsheet, James Lawrence memanfaatkan aplikasi spreadsheet untuk Risan Bagja Pradana NIM 08334023 4
menghitung link budget dan mengilustrasikan path profile. Meski hasilnya seakurat dengan menggunakan aplikasi yang dikhususkan untuk perancangan jaringan radio microwave, aplikasi spreadsheet dari James Lawrence masih dinilai kurang efisien. Perancang link radio masih harus meng-input-kan data elevasi dari beberapa titik secara manual. Berbeda dengan aplikasi-aplikasi yang telah tersedia, sistem aplikasi yang direalisasikan oleh penulis merupakan sistem aplikasi yang terpadu. Sistem aplikasi yang direalisasikan memuat berbagai kelengkapan untuk perancangan jaringan radio microwave: kalkulator berbagai parameter link budget, aplikasi untuk merancang dan mensimulasikan link radio microwave, database topografi dan curah hujan, serta database berbagai perangkat radio microwave. 3.3 Perumusan Masalah Pada tugas akhir ini penulis merealisasikan tools tersebut dalam bentuk sebuah sistem aplikasi untuk keperluan perancangan dan simulasi link radio microwave. Berikut adalah pemaparan kriteria atau ketentuan dari tools yang direalisasikan. Tool direalisasikan dalam bentuk sebuah sistem aplikasi terintegrasi yang berbasis web, sehingga tools mudah diakses dari berbagai platform tanpa ada keperluan untuk melakukan instalasi. Fungsi utama dari tool yang direalisasikan adalah untuk merancang dan mensimulasikan link radio microwave. Agar didapat desain link radio yang rinci dan akurat, proses simulasi link radio harus melibatkan berbagai parameter yang berkaitan dengan link budget: jarak, free space loss, redaman vegetasi, received signal level, fade margin, system gain, EIRP (Effective Isotropicalli Radiated Power), fading depth, performa lintasan, peningkatan space diversity, Fresnel Zone pertama, redaman difraksi, serta redaman akibat hujan. 3.4 Tujuan Tugas Akhir Tugas akhir berjudul Desain dan Implementasi Toosl Perancangan dan Simulasi Link Radio Microwave ini memiliki sejumlah tujuan. Tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk merancang dan merelaisasikan: Risan Bagja Pradana NIM 08334023 5
sebuah sistem aplikasi terintegrasi berbasis web untuk keperluan perancangan dan simulasi link radio microwave; sebuah sistem aplikasi yang dapat membantu menghitung parameterparameter link budget; dan sebuah sistem aplikasi yang dapat digunakan untuk mengunggah data-data teknis produk radio microwave sehingga mempermudah perancang link radio dalam mencari referensi. 3.5 Batasan Masalah Dalam merealisasikan tool untuk keperluan perancangan dan simulasi link radio microwave ini, penulis menetapkan sejumlah batasan masalah. Tools direalisasikan dalam bentuk sebuah sistem aplikasi berbasiskan web dinamis yang mengkombinasikan kode HTML, PHP serta database relasional MySQL. Parameter-parameter yang dilibatkan dalam simulasi dan analisa link radio meliputi: jarak, free space loss, redaman vegetasi, received signal level, fade margin, system gain, EIRP (Effective Isotropicalli Radiated Power), fading depth, performa lintasan, peningkatan space diversity, Fresnel Zone pertama, redaman difraksi, serta redaman akibat hujan. Sistem aplikasi menggunakan data topografi digital SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) yang dirilis secara bebas oleh NASA [8]. Untuk merealisasikan sebuah sistem aplikasi berbasiskan web dinamis, maka penulis menggunakan paket program XAMPP versi 1.7.7 yang di dalamnya terdiri dari web server Apache versi 2.2.21, PHP versi 5.3.8, serta database MySQL versi 5.0.8. Hasil simulasi dari tools yang direalisasikan, diuji dengan cara dibandingkan dengan hasil perhitungan manual dan hasil simulasi pada aplikasi Radio Mobile dan Pathloss; data simulasi tersebut diperoleh dari laporan tugas akhir mata kuliah Siskomrad tahun 2011 dan 2012 [9][10][11]. Risan Bagja Pradana NIM 08334023 6
3.6 Manfaat yang Diharapkan Adapun manfaat yang diharapkan penulis dapat tercapai dari penyelesaian tugas akhir ini adalah: membantu para perancang link radio dalam melakukan perancangan dan simulasi link radio microwave; membantu para perancang link radio untuk membuat suatu rancangan link radio microwave yang akurat dan reliable; mempersingkat waktu serta meminimalisir ketidaktelitian yang kerap terjadi pada perancangan link radio secara manual; menyediakan tools untuk keperluan perancangan dan simulasi link radio microwave yang handal, terintegrasi, serta mudah untuk digunakan; memudahkan para perancang link radio dalam memilih dan mencari referensi data teknis perangkat-perangkat radio microwave. Risan Bagja Pradana NIM 08334023 7