26 BAB III RADIO MICROWAVE 3.1. Sistem Telekomunikasi Gelombang Mikro Pancaran Radio Bumi, menggunakan frekuensi tertentu yang dipancarkan melalui antena sehingga dapat diterima oleh receiver pada area tersebut. Teknologi ini sering digunakan pada radio komersial dan mobile telephone. Microwave gelombang mikro, merupakan pengiriman sinyal radio dengan frekuensi sangat tinggi pada dua buah relay station yang terlihat (tidak terhalang) satu sama lain. Pada gelombang mikro, kisaran frekuensinya adalah dari 1 GHz sampai 300 GHz. Propagasi/perambatan gelombang pada kisaran frekuensi ini adalah propagasi line-of-sight. Oleh karena itu antena microwave umumnya diletakkan diatas gedung, tower, atau puncak bukit/gunung. Jarak antara kedua stasiun dapat mencapai 30 mil (tergantung lengkungan bumi), dan dapat mengirimkan data 10 kali lebih besar dari kabel biasa tanpa perlu memikirkan cara menanam kabel atau memasangnya dengan tiang sehingga dapat terhubung lebih cepat. Namun demikian microwave rentan terhadap cuaca seperti hujan deras maupun badai salju.
3.1.1. Propagasi gelombang Propagasi gelombang radio melalui hujan, kabut dan salju akan mengalami pelemahan karena penyerapan daya pada saat terjadi rugu-rugi daya dielektrik yang disebabkan oleh air. Juga terdapat rugi-rugi pada saat gelombang transmisi langsung akibat adanya penghamburan energi keluar oleh titik-titik hujan, kabut dan salju. Rugi- rugi penghamburan biasanya relative kecil daripada rugi-rugi penyerapan. Satellite, merupakan pengiriman radio frekuensi menggunakan satelit. Mirip dengan microwave yang 2 buah titik yang saling terlihat, namun karena titik pertama berada di satelit maka coverage area nya dapat mencapai 30% permukaan bumi. Teknologi satelit antara lain dimanfaatkan pada Global Positioning Sistem (GPS) untuk menetapkan posisi suatu tempat dimana terdapat alat GPS tersebut. GPS ini didukung oleh 24 satelit orbit rendah (ketinggian 10.900 mil) dimana posisi sebuah alat GPS akan ditentukan oleh 3 buah satelit sehingga akurasi nya mencapai 50 feet. Infrared, merupakan pancaran sinar inframerah yang tidak terlihat mata telanjang. Media ini mampu menyalurkan data sangat besar, tanpa terganggu oleh elektromagnetik. Hanya saja infrared terpengaruh pada kabut, asap, debu, hujan, serta hubungan setiap unit harus terlihat satu sama lain. 27
Tabel 3.1. Spektrum Gelombang Elektromagnetik 3.1.2. Gelombang Mikro 3.1.2.1. Karakteristik Gelobang Micro Antena yang paling biasa berbentuk piring parabola. Diameter maximal sekitar 3 m. Antena berkedudukan tetap dan difokuskan pada gelombang tertentu untuk mencapai penghantaran line-of-sight kepada antena penerima. Antena biasanya diletakkan di tanah tinggi untuk meluaskan jarak antar antena sehingga dapat lebih leluasa gangguan dari penghalang gelombang semakin kecil. Jarak maksimum antara antena: 28
h = tinggi antena, K = faktor penyesuaian (gelombang mikro mungkin berubah arah atau terbias disebabkan bentuk lengkuk mukabumi) biasanya K = 4/3 Untuk mendapatkan jarak penghantaran yang jauh, beberapa menara (relay) gelombang mikro digunakan. Gelombang mikro point-to-point dipautkan untuk memperkuat satu sama lain. 3.1.2.2. Aplikasi Penggunaan biasa adalah untuk telekomunikasi jarak jauh (alternatif bagi coaxial cable dan fiber optik) Fasilitas gelombang mikro memerlukan jarak antara amplifier atau repeater yang jauh serta bilangan yang kecil, tetapi memerlukan penghantaran line-of-sight. Digunakan untuk pengiriman sinyal suara dan televisi. Boleh juga digunakan untuk jarak dekat point-to-point yang menyambungkan antara bangunan berdekatan. Closed-circuit TV (CCTV) Pautan data antar LAN By-pass application (komunikasi jarak jauh untuk tujuan komersil, menggantikan penyedia jasa telepon lokal.) 29
3.1.2.3. Ciri ciri penghantaran Meliputi sebagian spectrum elektromagnetik. Frekuensi biasa antara 2 ke 40 GHz. Jika frekuensi lebih tinggi, lebar jalur lebih tinggi dan kadar data lebih tinggi. Kehilangan utama disebabkan penurunan kualitas penerimaan (juga bagi frekuensi radio). Jarak antara amplifier atau repeater antara 10 ke 100 km. Penurunan bertambah bila hujan, hal ini dapat dilihat pada frekuensi melebihi 10 GHz. Kerusakan juga bisa disebabkan oleh gangguan/noise, semakin banyak gelombang mikro digunakan, semakin banyak gangguan, jadi perlu pilih frekuensi khusus. Jalur frekuensi biasa bagi telekomunikasi jarak jauh ialah antara 4 GHz ke 6 GHz, (sekarang sampai 11 GHz). Jalur 12 GHz digunakan untuk sistem TV kabel. Frekuensi lebih tinggi (22 GHz) digunakan untuk pautan point-to-point jarak dekat antara bangunan. 30
Frekuensi tinggi tidak begitu berguna untuk jarak jauh sebab akan terjadi penurunan kualitas yang tinggi, tetapi memerlukan antena lebih kecil dan murah (sesuai untuk jarak dekat). 3.2. Tujuan Komunikasi Radio Tujuan komunikasi radio adalah mengirimkan informasi dari sumber ke tujuan dengan memanfaatkan media udara sebagai saluran transmisi, dapat digambarkan dalam bagan komunikasi radio secara umum, sebagai berikut : Gambar 3.1. Komunikasi radio secara umum Untuk secara detail bagan Pemancar (Tx) secara umum dapat digambarkan sebagai berikut : Gambar 3.2. Bagan pemancar (Tx) 31
Sedangkan untuk bagan Penerima (Rx) secara umum dapat digambarkan sebagai berikut : Gambar 3.3. Bagan penerima (Rx) Jika diperhatikan lebih lanjut pada bagan Pemancar (Tx) maupun Penerima (Rx) terdapat beberapa hal yang perlu diperhatikan dan fungsinya : 1. Modulator berfungsi untuk memodifikasi sinyal pembawa (carrier) dari oscillator sesuai sistem modulasi yang digunakan, untuk rangkaian modulator tergantung jenis modulasi yang digunakan. Gambar 3.4. Rangkaian AM Modulator 2. Demodulator berfungsi sebagai alat untuk mendapatkan informasi yang terkandung dalam sinyal carrier termodulasi, untuk rangkaian demodulator tergantung pada jenis modulasi yang digunakan. 32
Gambar 3.5. Rangakaian Demodulator 3. Oscilator berfungsi sebagai pembangkit sinyal pembawa (Carrier) pada pemancar, adapun jenis-jenis oscilator seperti, umpan balik positif, pergeseran fase, LC ditala. Gambar 3.6. Rangkaian Oscilator 4. Penguat (Amplifier) berfungsi memberikan penguat terhadap sinyal yang akan dikirim/diterima, kalau pada penerima berfungsi sebagai filter dikarenakan karakteristik response frequency mirip band pass filter, sedangkan pada pemancar berfungsi menghilangkan harmonisa dari rangkaian-rangkaian pemancar. 33
Gambar 3.7. Gambar Amplifier 5. Modulasi adalah teknik-teknik yang dipakai untuk memasukan informasi dalam suatu gelombang pembawa, biasanya berupa gelombang sinus. Suatu alat yang melakukan modulasi disebut modulator. Gambar 3.8. Proses Modulasi 6. Antenna berfungsi meradiasikan gelombang elektromagnetik terbimbing pada saluran ke udara bebas. Masing-masing bentuk antenna punya pola pancaran (radiasi) yang berbeda. 34
Gambar 3.9. Antena 7. Saluran Transmisi, agar daya sinyal dapat dipancarkan secara maksimal maka impedansi output rangkaian pemancar dengan impedansi karakteristik saluran transmisi, serta impedansi beban harus sama (match), jika tidak sama akan terjadi gelombang pantul dan bila komunikasi radio dipandang dalam konteks saluran transmisi, maka dapat digambarkan sebagai berikut : Gambar 3.10. Saluran Transmisi 35
3.3. Radio Microwave Radio Ethernet IP Base Microwave secara garis besar memiliki desain, bentuk fisik dan perangkat yang sama dengan radio TDM microwave yang umum digunakan untuk komunikasi Point to Point (PTP) atau Point to Multi Point (PTMP). Perbedaan yang mendasar dari kedua jenis radio microwave tersebut adalah output yang dihasilkan dari port keluaran. Gambar 3.11. Radio Ethernet IP Base Microwave PTP 3.3.1. Perbandingan Radio TDM dan Ethernet IP Base Microwave: 3.3.1.1. Interface Keluaran dan Kapasitas - Untuk radio TDM microwave akan menghasilkan keluaran E1 G.703 dengan 2 pair kabel (1 pair Tx dan 1 pair Rx) dan menggunakan blok DDF sebagai terminasi kabelnya. - Untuk Radio Ethernet IP Base microwave akan menghasilkan keluaran port Ethernet 100Mbps dan interface RJ-45. 3.3.1.2. Kabel Penghubung Dari secara komponen yang digunakan, kabel penghubung antara IDU dan ODU pun juga berbeda, dimana : - kabel yang digunakan untuk radio TDM microwave adalah kabel coaxial 36
- kabel yang digunakan untuk Radio Ethernet IP Base microwave adalah UTP Cat5 RJ-45. 3.3.1.3. Management - Untuk Radio TDM tidak dapat di manage secara end to end sampai ke Kantor Pusat, karena dibutuhkan NMS khusus Radio Akses yang terintegrasikan pada NMS di Kantor Pusat. - Untuk Radio Ethernet IP base dapat di manage secara end to end sampai ke Kantor Pusat, dengan mengalokasikan IP pada sisi Near End dan Far End radio dan pengalokasian IP pada Galeri dan Kantor Pusat menjadi satu network. Karena Radio akses ethernet IP base ini sudah menggunakan basic Web Base maka tidak perlu menggunakan NMS khusus yang harus diintegrasikan ke kantor pusat. 3.3.2. Komponen Utama Radio Ethernet IP Base: 3.3.2.1. IDU (Indoor Unit) IDU berfungsi sebagai modulator-demodulator sinyal. IDU juga berfungsi sebagai forward error correction (FEC), multiplexing user data, control unit (monitoring dan controlling radio unit melalui NMS) dan berfungsi sebagai kanal komunikasi antara NMS dan ODU. Daya ke perangkat radio microwave dicatu melalui IDU. Indoor unit biasanya ditempatkan di kabinet atau gedung yang tertutup agar tidak terpapar kondisi luar ruangan seperti ODU. IDU juga berfungsi sebagai PoE (Power over Ethernet). Power over Ethernet (PoE) teknologi adalah sistem yang memanfaatkan kabel UTP twisted pair untuk mentransmisikan daya (power) melalui pair yang tidak terpakai. 37
Gambar 3.12. Indoor Unit 3.3.2.2. Kabel UTP Cat5 Seperti kita ketahui Kabel UTP Cat-5 misalnya hanya menggunakan 2 pair (4 urat) saja untuk Tx (+ dan -) dan Rx (+ dan -). Sementara dalam 1 kabel UTP (Unshielded Twisted Pair) terdapat 4 pair (8 urat) yang disediakan. Nah dua pair inilah yang bisa kita manfaatkan untuk mentransmisi power. 3.3.2.3. ODU (Outdoor Unit) Berfungsi mengkonversi sinyal digital termodulasi yang mempunyai frekuensi rendah ke frekuensi tinggi. Terdiri atas pengirim (transmitter) dan penerima (receiver), karena itu disebut juga radio transceiver. Sinyal yang diterima didemodulasi menjadi sinyal intermediate frequency (IF) atau base band (BB) sebelum diteruskan ke IDU. Daya ODU dicatu dari IDU melalui kabel UTP Cat5 RJ-45. Gambar 3.13. Outdoor Unit 38
3.3.2.4. Antena Antena merupakan struktur yang mentransfer energi elektromagnetik dari ruang bebas menuju saluran transmisi dan sebaliknya. Gambar 3.14. Antena 3.3.3. Spesifikasi Radio Ethernet IP Base 3.3.3.1. Spesifikasi ODU Device Interface : Ethernet Interface Comply with IEEE 802.3 & 802.3u Physical Specification : Dimension 355(L)*355(W)*95(H) mm Weight 4.3Kg Management : Windows-Based / Web-Based / Console (Telnet) Power Requirement : 39
Input AC 100-240V, 50 ~ 60Hz LED indication Power, Tx, Rx Operating Environment Temperature -30 ~ 60 3.3.3.4. Spesifikasi Antena - Frequency: 5725-5850MHz - Gain: 29 dbi - Impedance: 50 Ω - Beam width: H6 V6 - Polarization: Ver, Hor - Connector: N type - VSWR 1.5 - Dimension: Φ60 mm, 5kgw - Mounting Hardware: Φ30-Φ70 40