LAPORAN TUGAS BESAR
PERENCANAAN SISTEM LINK RADIO TERESTRIAL TERNATE-TOBELO
Disusun oleh : SITTI HELIANA
(611090061)
IDHAM FATHUROCHMAN
(611091008)
LABORATORIUM GELOMBANG MIKRO FAKULTAS ELEKTRO DAN KOMUNIKASI INSTITUT TEKNOLOGI TELKOM BANDUNG 2011
1
ABSTRAKSI
Komunikasi merupakan suatu kebutuhan pokok bagi manusia. Sehingga telekomunikasi memegang peranan penting dalam kehidupan manusia. Akhir dekade ini Dengan semakin majunya teknologi
saat ini dalam bidang teknologi komunikasi terrestrial pengguna komunikasi khususnya
komunikasi seluler meningkat tajam di berbagai belahan dunia begitupun Indonesia. Oleh karena itu dibutuhkan jaringan yang handal untuk melayani pengguna komunikasi seluler atau yang lebih kita kenal dengan pelanggan. Sistem komunikasi radio yang dirancang menghubungkan Ternate dengan Tobelo yang keduanya berada di daerah Indonesia bagian timur. Daerah Ternate sampai Tobelo sendiri merupakan suatu daerah yang mempunyai salah satu dataran - dataran tertinggi di Indonesia, sehingga pembangunan sistem komunikasi radio di daerah ini menjadi suatu peluang atau pasar yang menguntungkan. Maluku dengan hutannya yang begitu luas dan memiliki perbukitan yang luas membuat kontur tanahnya menjadi bergelombang. Jarak Ternate-Tobero sendiri kurang lebih 124 km. Frekuensi yang digunakan 7 GHz, bandwidth sebesar 70 MHz, menggunakan STM-1 dengan bitrate sebesar 155,52 Mbps. Jumlah hop yang dibangun berjumlah 4. Melihat banyaknya perusahaan asing yang ada di provinsi Maluku dan juga dengan pertumbuhan penduduknya, pembangunan sistem komunikasi radio Maluku-Tobelo diharapkan dapat mempermudah komunikasi sehingga berbanding lurus dengan pembangunan di daerah keduanya. Selain itu pendapatan yang besar dari sistem komunikasi radio yang dibangunpun bisa didapat.
Kata kunci : Komunikasi Radio Terrestrial, Jaringan, Pembangunan.
2
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ABSTRAK ....................................................................................................................................... i DAFTAR ISI ................................................................................................................................... ii
BAB I
PENDAHULUAN I.1
Latar Belakang Perancangan .................................................................................. 1
I.2
Tujuan Perangcangan.............................................................................................. 1
I.3 Batasan Masalah..................................................................................................... 2
BAB II PERANCANGAN LINK KOMUNIKASI II.1 Inisialisasi / kompilasi data awal............................................................................. 3 II.1.1 Deskripsi informasi data yang berkaitan dengan kondisi real lapangan........................................................................................................ 3 II.1.2 Kaitan dengan strategi perancangan.............................................................. 3 II.2 Melakukan survey lapangan.................................................................................. 4 II.3 Pemilihan spesifikasi perangkat.......................................................................... 4 II.4 Site planning / perencanaan route............................................................................ 5 II.5 Power link budget.................................................................................................... 5 BAB III EVALUASI PERANCANGAN / KINERJANYA III.1 Bandingkan apakah RSL > Pthreshold............................................................................................. 16 III.2 Evaluasi Path unavaibility................................................................................................................ 17 III.3 Bandingkan FM rancangan dengan FM standart............................................................................... 17 III.4 Evaluasi apakah sistem dapat dijamin atau tidak.............................................................................. 18 III.5 Perbaikan sistem (optimal) atau konfigurasi hasil rancangan akhir................................................... 19 3
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN PERENCANGAN IV.1 Kesimpulan.............................................................................................................. 20 IV.2 Saran........................................................................................................................ 20 LAMPIRAN.................................................................................................................................... 21
4
BAB I PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang Perancangan Dewasa ini semakin meningkatnya permintaan atas akses data yang lebih cepat, mendorong dikembangkannya teknologi transfer data yang lebih handal. Penggunaan frekuensi yang lebih tinggi untuk mendapatkan bit rate yang lebih tinggi, dengan frekuensi yang tersedia sekalipun, penggunaan modulasi yang tepat sebenarnya dapat pula meningkatkan parameter bit rate. Sebagai seorang calon engineer yang handal, diharuskan dapat memahami konsep dasar perencanaan radio terrestrial, mengetahui parameter-parameter dalam perencanaan sistem radio terrestrial, mampu menganalisis link radio terrestrial, dan mampu mengoptimalisasi link radio terrestrial. Dalam perancangan kali ini kami membuat suatu link radio dengan ruang lingkup di daerah provinsi Maluku, yaitu antara kota Ternate dengan kota Tobelo. Proses perancangan ini didasarkan atas tugas besar praktikum teknik transmisi nirkabel yang diberikan diakhir praktikum teknik transmisi nirkabel. Sehingga harapan dari perancangan ini salah satunya adalah dapat menambah pengetahuan dan wawasan untuk ke depannya baik untuk pembaca
I.2 Tujuan Perancangan Adapun tujuan dari perancangan sistem radio terrestrial ini adalah : 1.
Mengetahui konsep dasar dalam perencanaan sistem radio terestrial
2.
Mampu merancang sistem radio terestrial terkhusus untuk kota Ternate-Tobelo
3.
Dapat merancang link radio terestrial dengan efektif dan ekonomis
4.
Mampu menganalisa hasil perancangan dan kinerja sistem komunikasi/link radio
terestrial. 5
5.
Dapat mengkonfigurasikan sistem radio jika hasil kualitas yang diperolah tidak
sesuai dengan karakteristik yang diharapkan sebelumnya.
I.3 Batasan Masalah Batasan masalah yang diambil dari perancangan radio terrestrial yaitu : 1.
Link radio terrestrial yang akan dibangun menghubungkan Kota Ternate – Tobelo
2.
Jarak Ternate-Tobelo adalah kurang dari 124 km. (dilihat berdasarkan Google
Earth) 3.
Menggunakan link multi hop, dengan jarak maksimal satu hop adalah 50 km
4.
Repeater yang digunakan adalah 2 buah
5.
Modem yang dipakai adalah 8-PSK
6.
Penentuan tinggi antena antara tinggi antenna pemancar, tinggi antenna penerima,
dan repeater disesuaikan dengan kontur wilayah dan obstacle yang menghalangi TX RX.
6
BAB II PERANCANGAN LINK KOMUNIKASI II.1. Inisialisasi / kompilasi data awal II.1.1. Deskripsi informasi data yang berkaitan dengan kondisi real lapangan 1. Data koordinat lokasi end to end Tx-Rx sejauh ≤ 124 km,
sehingga link
tersebut berupa multi hop. Jarak ≤ 124 km ini didapat dari pengamatan peta di Google Earth. 2. Kontur wilayah antara kota Ternate dengan kota Tobelo ini tidak rata artinya
terdapat dataran rendah dan dataran tinggi yang membentang di sepanjang jarak antar dua kota tersebut. 3. Dalam proses perancangan link radio terrestrial, dengan menggunakan Google
Earth, jarak antar dua kota ditarik garis lurus, dengan maksud agar lebih efisien dalam instalasi dan pemeliharaannya. II.1.2. Kaitan dengan strategi perancangan Pada proses inisialisasi data ada beberapa hal yang harus diperhatikan, antara lain : 1. Data koordinat lokasi end to end Tx-Rx yang digunakan untuk menentukan
jarak antar site. Dari jarak ini bisa ditentukan apakah link itu berupa single hop atau multi hop. 2. Menentukan kualitas link end to end yang diinginkan. 3. Mencari peta topografi yang akan digunakan untuk membuat path profile untuk
masing-masing hop. 4. Menyesuaikan penggunaan modem sesuai dengan Bandwidth yang tersedia. 5. Menentukan spesifikasi perangkat yang akan digunakan dalam perancangan. 6. Menentukan Availability jaringan.
II.2. Melakukan Survey Lapangan Dalam melakukan survey lapangan kita tidak turun langsung ke lapangan untuk melihat kondisi yang ada melainkan dengan melalui bantuan google earth untuk membuat suatu perancangan power link budget pada komunikasi terrestrial. 7
II.3. Pemilihan Spesifikasi Perangkat Spesifikasi alat yang akan digunakan adalah sebagai berikut: 1. Bitrate yang akan ditransmisikan adalah STM-1 (155,52 Mbps). 2. Frekuensi operasi yang digunakan 7 GHz. 3. Sewa & perijinan tanah per tahun diasumsikan sama setiap daerah. 4. Sewa bandwidth 70 MHz. 5. Biaya bangun tower per meter. 6. Modem 8-PSK, ROF 0.2. 7. U/C (loss 3dB). 8. HPA 1 Watt. 9. BPF 2 (insertion loss 3 dB). 10. Total konektor (loss 1 dB). 11. Duplexer ( loss 2 dB). 12. Feeder ( loss 0,042 dB/m ) 13. LNA yang digunakan mempunyai sensitivitas -125 dBm, gain 60 db, dan NF 4 dB 14. Antena 3 meter dengan η = 55% 15. D/C (Loss 3 dB) 16. Tinggi tower kurang dari 100 meter. 17. Availibility adalah 99% (hop 1, 2, 3)
Eb/ No standart yaitu 17 dB, di peroleh dari grafik BER terhadap modulasi yang digunakan. II.4. Site Planning / Perencanaan Route “Gambar topografi Ternate – Tobelo dengan jarak ≤ 124 km ( terlampir )”. Keterangan lampiran: 1. Jarak maksimal antara stasiun radio dengan repeater (1 hop) adalah 50 km sehingga
untuk jarak ≤ 124 km antara Ternate - Tobelo dibutuhkan 3 hop dengan jarak masingmasing hop adalah: 8
•
Hop 1
: 49.8 km
•
Hop 2
: 32 km
•
Hop 3
: 34.1km
2. Penentuan letak menara dan tingginya disesuaikan dengan topografi bumi yang
diasumsikan. Dalam perencanaan ini dilakukan di daerah Ternate - Tobelo. Berikut data yang didapat: • Transmitter
: 387 mdpl
• Repeater 1
: 164 mdpl
• Repeater 2
: 393 mdpl
• Receiver
: 917 mdpl
II.5. Power Link Bugdet II.4.1. Konfigurasi Umum Perangkat a. Blok Pengirim (Tx) i. Modem 8-PSK, ROF 0.2 j. U/C Loss 3 dB k. HPA 1 Watt l. Antena 3 meter dengan η = 55% b. Blok Penerima (Rx) 1)
Modem 8-PSK, ROF 0.2
2)
LNA yang digunakan mempunyain Pth = -125, NF 4 dB
3)
Antena 3 meter dengan η = 55%
4)
D/C Loss 3 dB II.4.2. Konfigurasi Link “Gambar topografi Ternate - Tobelo dengan jarak ≤ 124 km ( terlampir )” Keterangan awal : Link
: Ternate – Tobelo
BER
: 10-7 9
Bitrate
: 155,52 Mbps
Frekuensi
: 7 GHz
Repeater
: 2 buah
Jarak Tx/Rx dengan repeater atau repeater dengan repeater terlihat lebih jelas dibagian perhitungan link budget. II.4.3. Perhitungan Link Budget a. Hop 1 (Tx- Site A)
1. Penentuan Lokasi a. Hkoreksi =
0.079xd1xd2 , dimana d1= 38.4 km d2 = 11.4 km k
Hkoreksi= 26.00229 m Fn = 17.3
n fGhz ¿
d1xd2 ¿ , dimana f=7.2 Ghz, d=49.8 km, n=1 d
F1= 19.11539 b. Clearence= 0.6 F + Hkoreksi 10
Clearence= 37.47152 m t= clearance+hobs, dimana hobs= 241 m t= 278.4715 m c. t 多
h1d2+h 2d1 , dimana hTX=hRX yaitu sama dengan h d1+d2
h1= htx+hmdpl1 h2= hrx+hmdpl2 h= 63.42333 m 2. Analisis
Parameter
Hop 1
LFS
143,59124
redaman feeder
0,042
loss feeder
3,2467196
Lconector
1
Lduplexer
2
Luplink
3
Loss perangkat (Ltx)
9,2467196
Loss Rx
9,2467196
Loss total
162,08468
Diameter antena
3
efisiensi antena
0,55
Gtx
44,542702
Grx
48,522001
avaibility
0,999
UnAv
0,001 11
a
2
b
0,25
x
26,677294
UnAv/x
0,00008
FM standar
40,9691
HPA
38,5
Prx (dBm)
-30,52
Pthreshold (dBm)
-80
FM perancangan
49,48003
bit rate
155,52
noise figure (dB)
0,95
NF (numerik)
1,2445146
Eb/No perancangan (dB)
150,61216
Eb/No standar
17
bandwidth (numerik)
62,208
bandwidth (dB)
47,938462
modulasi
3,000
alpha
0,200
K
-228,600
To
290,000
Tsistem numerik
360,90924
Tsistem (dB)
25,57398
Noise (dB)
-155,088
C/N perancangan
124,568
bit rate (dB)
13,466882
C/N standar
30,46688
b. Hop 2 12
1. Penentuan Lokasi a.
Hkoreksi =
0.079xd1xd2 , dimana d1= 17.9 km d2 =14.1 km k
Hkoreksi= 14.99159 m Fn = 17.3
n fGhz ¿
d1xd2 ¿ , dimana f=6.9Ghz, d= 49.8 km, n=1 d
F1= 18.49621 b.
Clearence= 0.6 F + Hkoreksi Clearence= 26.08931 m t= clearance+hobs, dimana hobs= 241 m t= 350.0893 m
13
t 多
c.
h1d2+h 2d1 , dimana hTX=hRX yaitu sama dengan h d1+d2 h1= htx+hmdpl1 h2= hrx+hmdpl2 h= 57.99243 m
2. Analisis
Parameter
Hop 2
LFS
139,3799814
redaman feeder
0,042
loss feeder
2,435682259
Lconector
1
Lduplexer
2
Luplink
3
Loss perangkat (Ltx)
8,435682259
Loss Rx
8,435682259
Loss total
156,2513459
Diameter antena
3
efisiensi antena
0,55
Gtx
44,1730338
Grx
48,61078687
avaibility
0,999
UnAv
0,001
a
2
b
0,25
x
6,782976 14
UnAv/x
0,00006
FM standar
42,2184875
HPA
38,5
Prx (dBm)
-24,9675252
Pthreshold (dBm)
-80
FM perancangan
55,0324748
bit rate
155,52
noise figure (dB)
0,95
NF (numerik)
1,244514612
Eb/No perancangan (dB)
156,1646123
Eb/No standar
17
bandwidth (numerik)
62,208
bandwidth (dB)
47,93846239
modulasi
3,000
alpha
0,200
K
-228,600
To
290,000
Tsistem numerik
360,9092374
Tsistem (dB)
25,57397998
Noise (dB)
-155,088
C/N perancangan
130,120
bit rate (dB)
13,46688208
C/N standar
30,4668821
c. Hop 3 15
1. Penentuan Lokasi a.
Hkoreksi =
0.079xd1xd2 , dimana d1= 22.5 km d2 =11.6 km k
Hkoreksi= 15.50301 m Fn = 17.3
n fGhz ¿
d1xd2 ¿ , dimana f=7 Ghz, d= 49.8 km, n=1 d
F1= 18.09007 b.
Clearence= 0.6 F + Hkoreksi Clearence= 26.35705m t= clearance+hobs, dimana hobs= 800 m
c.
t= 826.357 m d.
t ¿
h1d2+h 2d1 , dimana hTX=hRX yaitu sama dengan h d1+d2 h1= htx+hmdpl1 h2= hrx+hmdpl2 h= 87 m
2. Analisis
Parameter LFS
Hop 3 140,057 16
redaman feeder
0,042
loss feeder
3,679588
Lconector
1
Lduplexer
2
Luplink
3
Loss perangkat (Ltx)
9,679588
Loss Rx
9,679588
Loss total
159,4162
Diameter antena
3
efisiensi antena
0,55
Gtx
44,29801
Grx
48,62306
avaibility
0,999
UnAv
0,001
a
2
b
0,25
x
8,326882
UnAv/x
0,00004
FM standar
43,9794
HPA
38,5
Prx (dBm)
-27,995
Pthreshold (dBm)
-80
FM perancangan
52,0048
bit rate
155,52
noise figure (dB)
0,95
NF (numerik)
1,244515 17
Eb/No perancangan (dB)
153,137
Eb/No standar
17
bandwidth (numerik)
62,208
bandwidth (dB)
47,93846
modulasi
3,000
alpha
0,200
K
-228,600
To
290,000
Tsistem numerik
360,9092
Tsistem (dB)
25,57398
Noise (dB)
-155,088
C/N perancangan
127,093
bit rate (dB)
13,46688
C/N standar
30,4669
3.
18
19
BAB III EVALUASI PERANCANGAN/KINERJANYA
III.1. Perbandingan Apakah RSL > Pthreshold Salah satu parameter yang digunakan untuk mengetahui kualitas sistem komunikasi dengan baik yaitu membandingkan antara nilai Prx dengan Pth. Hasil perancangan dikatakan baik jika Prx > Pth. Untuk melihat hasil perancangan tersebut apakah baik atau tidak maka dilakukan analisa dengan membandingkan nilai Prx dengan Pth di tiap hop. Perbandingan Prx dengan Pth: 1.
Perbandingan Prx dengan Pth pada hop 1
Prx
: -30,5dB
Pth
: -80dB
Dari keterangan diatas, diketahui Prx > Pth maka sistem komunikasi hasil rancangan tidak perlu dikonfigurasi ulang 2.
Perbandingan Prx dengan Pth pada hop 2
Prx
: -24,9dB
Pth
: -80dB
Dari keterangan diatas, diketahui Prx > Pth maka sistem komunikasi hasil rancangan tidak perlu dikonfigurasi ulang 3.
Perbandingan Prx dengan Pth pada hop 3
Prx
:-27,9dB
Pth
: -80dB 20
Dari keterangan diatas, diketahui Prx > Pth maka sistem komunikasi hasil rancangan tidak perlu dikonfigurasi ulang
III.2. Evaluasi Path Unavaibility Jadi dalam evaluasi path unavaibility itu merupakan suatu perbandingan antara daya sinyal pembawa yang diterima oleh antenna dengan daya derau thermal system. Pada evaluasi path unavaibility ini digunakan sebagai salah satu parameter untuk menunjukkan apakah system yang dirancang dikatakan bagus atau tidak, yaitu dengan membandingkan suatu nilai carries to noise total yang didapat dari perancangan masingmasing hop dengan carrier to noise standartnya. Jika C/N total > C/N standart, maka system yang dirancang dikatakan bagus. Perbandingan antara C/N total dengan C/N standart: C/N total = 124,568dB C/N standart = 30,466dB Dari keterangan diatas, diketahui C/N total > C/N standart maka sistem komunikasi hasil rancangan dapat dikatakan bagus sehingga tidak perlu dikonfigurasi ulang
III.3. Perbandingan FM perancangan dengan FM standart Fading Margin merupakan suatu parameter sebagai cadangan daya dari suatu sinyal yang mengalami fluktuasi. Fading Margin ini biasanya digunakan sebagai parameter untuk menunjukkan apakah sistem yang dirancang dikatakan bagus atau tidak, yaitu dengan membandingkan FM perancangan dengan FM standart dimana jika FM 21
perancangan > FM standart pada masing-masing hop maka sistem yang dirancang dikatakan bagus. Perbandingan antara FM perancangan dengan FM standart: 1.
FM perancangan : FM standart pada hop 1
FM perancangan = 49,48 dB FM standart = 40,96dB Dari keterangan diatas, diketahui FM perancangan > FM standart maka sistem komunikasi hasil rancangan dapat dikatakan bagus sehingga tidak perlu dikonfigurasi ulang 2. FM perancangan : FM standart pada hop 2
FM perancangan = 55,03dB FM standart = 42,21dB Dari keterangan diatas, diketahui FM perancangan > FM standart maka sistem komunikasi hasil rancangan dapat dikatakan bagus sehingga tidak perlu dikonfigurasi ulang 3. FM perancangan : FM standart pada hop 3
FM perancangan = 52,00dB FM standart = 43,97dB Dari keterangan diatas, diketahui FM perancangan > FM standart maka sistem komunikasi hasil rancangan dapat dikatakan bagus sehingga tidak perlu dikonfigurasi ulang III.4. Evaluasi apakah sistem dapat dijamin atau tidak Dari ketiga parameter yang digunakan untuk menentukan apakah sistem yang dirancang ini bagus atau tidak, ternyata hasilnya menunjukkan bahwa sistem ini layak 22
untuk
digunakan
karena
Prx>Pth,
C/N
perancangan>C/N
standart,
dan
FM
perancangan>FM standart.
III.5. Perbaikan sistem (optimal) atau konfigurasi hasil rancangan akhir Perbaikan sistem perlu dilakukan jika link hasil perancangan belum dikatakan bagus dengan memperhatikan tiga parameter berikut ini: 1. Prx > Pth 2. FM perancangan > FM Standar 3. C/N perancangan > C/N standart
Ketiga parameter tersebut juga dipengaruhi oleh pemilihan spesifikasi perangkat, antara lain: 1. Pemilihan dimensi dan efisiensi antenna 2. Memilih perangkat yang lebih bagus penguatannya (LNA dan HPA) 3. Mengubah teknik modulasi 4. Memilih saluran transmisi dengan redaman kecil
Dalam perancangan sistem ini, hasil yang diperoleh dari ketiga parameter diatas membuktikan bahwa sistem ini tidak perlu dikonfigurasi lagi.
23
24
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN PERANCANGAN
IV.1. Kesimpulan 1. Suatu link komunikasi dikatakan bagus jika memenuhi beberapa parameter berikut: •
Prx > Pth
•
FM perancangan > FM standart
•
C/N total > C/N standart
2. Spesifikasi perangkat yang digunakan untuk membangun sistem komunikasi link radio
terrestrial Ternate – Tobelo antara lain : •
Bandwidth IF
•
Modem
•
HPA : 1 watt
•
Feeder
•
LNA : Pth = -80 dBm ; NF = 0,038dB ; Gain = 40 dB
•
Antena
: 70 Mhz
: 8-PSK
: 0.042 dB/m
: D: 3 m, : 55 %
IV.2. Saran 1. Waktu untuk pengerjaan tugas besar sebaiknya diperhitungkan lagi sehingga perancangan
system dapat lebih maksimal. 2. Dalam Penjelasan Mengenai lebih di sosialisasi lagi dalam informasinya agar tidak
terlalu membuat praktikan nantinya bingung.
25
LAMPIRAN
1. Daftar Harga Perangkat
Adapun daftar harga perangkat yang dipakai dalam perancangan meliputi: a. Sewa perijinan tanah per tahun
= Rp. 5.000.000
b. Sewa Bandwidth 70 MHz
= Rp.150.000.000
c. Bangun tower per meter
210 m x Rp. 2.000.000
= Rp.420.000.000
d. Modem 8-PSK 2
x Rp. 3.500.000
e. Up converter loss 3 dB f.
= Rp. 7.500.000 = Rp.
750.000
HPA 1 watt 2
x Rp. 8.000.000
= Rp. 16.000.000
g. Konektor 5
x Rp. 1.000.000
= Rp. 5.000.000
h. Duplexer 3 i.
x Rp. 1.000.000
Feeder per meter 150.4 m x Rp. 90.000
j.
= Rp. 3.000.000
= Rp. 69.535.500
LNA 2 x Rp. 3.000.000
= Rp. 6.000.000 26
k. Antena 3 m (eff 55%) 4 l.
x Rp. 3.500.000
= Rp.14.000.000
Down converter loss 3 dB BPF loss 3 dB
TOTAL
= Rp.
2.000.000
= Rp. 698.785.500
2. Peta perencanaan link terrestrial Ternate-Tobelo
27
3. Peta kontur daerah Ternate-Tobelo
28