rugi-rugi lintasan perambatan gelombang
Post on 30-Dec-2015
184 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
RUGI-RUGI LINTASAN PERAMBATAN GELOMBANG
Saluran radio nirkabel menimbulkan tantangan yang berat sebagai media
komunikasi yang dapat diandalkan kecepatan tinggi. Tidak hanya rentan terhadap
noise, interferensi, blockage dan multipath, tapi hambatan saluran ini berubah dari
waktu ke waktu dengan cara yang susah diprediksi karena gerakan
pengguna. Variasi kekuatan sinyal dipenerima yang dipengaruhi gangguan
selama propagasi dapat diketahui dengan beberapa pemodelan.
Kebanyakan sistem komunikasi mobile di darat menggunakan UHF band,
sementara sistem satelit biasanya beroperasi di band SHF, karena sinyal-sinyal ini
menembus ionosfer dengan sedikit usaha. Analisis propagasi gelombang radio
untuk sistem terrestrial dalam band UHF harus memperhitungkan refleksi dan
scattering dari alam maupun objek buatan manusia. Propagasi gelombang
komunikasi harus mempertimbangkan pelemahan dari bangunan, hujan dan efek
atmosfer. Karena ukuran antena yang optimal berbanding lurus dengan panjang
gelombang sinyal, mounting antena di perangkat komunikasi genggam biasanya
tidak menjadi masalah pada frekuensi ini.
Dalam perjalanannya dari antena pemancar ke antena penerima,
gelombang radio melalui berbagai lintasan dengan beberapa mekanisme
perambatan dasar yang mungkin. Mekanisme perambatan dasar yang dimaksud
adalah LOS (Line of Sight), pantulan, difraksi, dan hamburan.
1
Putu Surya Gs, putusuryags@windowslive.com
2
1. MEKANISME PERAMBATAN DASAR GELOMBANG
1.1 LOS (Line of Sight)
LOS merupakan lintasan gelombang radio yang mengikuti garis
pandang. Transmisi ini terjadi jika antena pemancar dan penerima dapat
“saling melihat” yaitu jika di antara keduanya dapat ditarik garis lurus
tanpa hambatan apa pun (perhatikan gambar 1).
Lintasan LOS merupakan lintasan yang menghasilkan daya yang
tertinggi di antara mekanisme-mekanisme yang lain, dengan kata lain,
lintasan LOS menawarkan rugi-rugi lintasan (path loss) yang terendah. Di
atas permukaan bumi, transmisi ini dibatasi jaraknya oleh lengkungan
bumi.
Gambar 1. Lintasan LOS
Gambar 2. Lintasan LOS dibatasi kelengkungan bumi
3
Rugi-rugi lintasan yang menyatakan penyusutan sinyal sebagai
besaran positif dalam desibel (dB), didefinisikan sebagai perbedaan antara
daya yang ditransmisikan (oleh pemancar) dengan daya yang diterima
(oleh penerima). Dengan memperhitungkan perolehan antena pemancar
dan penerima, maka rugi-rugi lintasan dapat ditentukan sebagai:
dengan :
Lintasan LOS merupakan lintasan yang dapat diandalkan karena
rugi-rugi lintasan yang rendah. Jika antara pemancar dan penerima tersedia
lintasan semacam ini, maka dapat diketahui dengan pasti tentang kualitas
penerimaan sinyalnya. Hal inilah yang dimanfaatkan dalam komunikasi
gelombang mikro, dimana masing-masing antena pemancar dan penerima
menggunakan antena parabola dengan perarahan yang tinggi. Yang perlu
diperhatikan dalam pemanfatan lintasan LOS dalam hal ini adalah
kenyataan bahwa kedua antena harus benar-benar dapat “saling pandang”.
Gr : perolehan antena penerima
λ : panjang gelombang radio (meter)
d : jarak antara antena pemancar dan
antena penerima
PL : rugi-rugi lintasan (dB)
Pt : daya yang ditransmisikan (watt)
Pr : daya yang diterima (watt)
Gt : perolehan antena pemancar
4
Jika kondisi ini tidak terpenuhi maka akan membuat kegagalan dalam
komunikasi, terutama jika lebar-berkas (beamwidth) antena cukup kecil.
1.2 Lintasan Pantulan
Mekanisme pantulan pada atmosfer bumi menghasilkan lintasan
terpantul lapisan ionosfer. Lapisan ionosfer merupakan lapisan atmosfer
bumi yang memiliki sifat dapat memantulkan gelombang elektromagnetik.
Dengan lintasan ini, jangkauan radio dapat mencapai jarak yang lebih jauh
daripada menggunakan lintasan hamburan tropo. Mekanisme pantulan
juga terjadi di atas permukaan bumi, yaitu oleh permukaan bumi itu
sendiri. Lintasan terpantul oleh permukaan bumi juga sangat berperan
dalam komunikasi seluler. Bersama-sama dengan lintasan LOS, lintasan
terpantul oleh permukaan bumi ini membentuk apa yang ground reflection
(2 ray) model. Perhatikan gambar 3.
Gambar 3. Ground Reflection (2 Ray) model
5
Permukaan bumi dan lapisan ionosfer secara bersama-sama dapat
membentuk pantulan gelombang yang berulang-ulang sehingga diperoleh
jangkauan radio yang sangat jauh.
1.3 Difraksi
Difraksi terjadi jika gelombang radio membentur benda atau
penghalang yang berupa ujung yang tajam, sudut-sudut atau suatu
permukaan batas (gelombang menyusur permukaan). Gelombang radio
yang demikian akan terurai dan dapat menjangkau daerah berbayang-
bayang (shadowed region). Mekanisme ini menjadi penting terutama pada
lingkungan komunikasi seluler, karena pada lingkungan tersebut terdapat
banyak wilayah yang berbayang-bayang.
1.4 Hamburan
Hamburan gelombang radio terjadi jika medium tempat gelombang
merambat terdiri atas benda-benda (partikel) yang berukuran kecil (jika
dibandingkan dengan panjang gelombang) dan jumlah per satuan
volumenya cukup besar. Mekanisme hamburan akan menyebabkan
gelombang menuju ke segala arah sehingga transmisi gelombang radio
dengan mekanisme hamburan mempunyai efisiensi yang kecil. Biasanya
digunakan antena dengan permukaan yang luas untuk meningkatkan
efisiensi. Transmisi jenis ini memanfaatkan sifat lapisan troposfer yang
menghamburkan gelombang elektromagnetik dan sering disebut dengan
istilah hamburan tropo (troposcatter).
6
Mekanisme hamburan juga terjadi pada lingkungan radio seluler.
Dalam hal ini, benda-benda penghambur dapat berupa pepohonan, rambu-
rambu lalu lintas dan tiang-tiang lampu jalan. Efisiensi yang kecil
mengakibatkan mekanisme hamburan ini hanya berpengaruh pada
penerima yang berada di sekitar benda penghambur saja. Daya gelombang
terhambur akan meluruh dengan cepat sehingga pengaruhnya pada
penerima yang berada jauh dari penghambur menjadi sangat kecil.
Meskipun demikian, berbagai pengukuran menunjukkan bahwa daya yang
diterima sering lebih daripada yang diperkirakan oleh sinyal terpantul dan
terdifraksi. Hal ini menunjukkan kontribusi gelombang terhambur pada
penerimaan sinyal.
1.5 Pemudaran
Pada dasarnya, gelombang radio yang datang pada penerima
berasal dari berbagai arah dan berbagai lintasan (dengan berbagai
mekanisme perambatan yang telah dilaluinya). Dengan demikian daya
yang diterima oleh penerima merupakan jumlahan (vektor) dari seluruh
gelombang radio yang datang tersebut. Perhatikan gambar 4.
Jarak yang ditempuh gelombang dan mekanisme perambatan yang
telah dialami gelombang menyebabkan gelombang yang datang memiliki
amplitude dan fase yang berbeda satu sama lain. Kondisi lingkungan yang
selalu berubah dari waktu ke waktu juga mengakibatkan amplitude dan
fase gelombang radio yang diterima berubah-ubah (bervariasi) dari waktu
7
ke waktu. Keadaan ini dikenal dengan istilah pemudaran (fading). Oleh
karena diakibatkan oleh lintasan-jamak (multipath), maka juga sering
disebut pemudaran lintasan-jamak (multipath fading).
2. RUGI-RUGI LINTASAN PERAMBATAN GELOMBANG
Perambatan gelombang radio dari stasiun pemancar ke stasiun penerima
akan mengalami penyebaran energi di sepanjang lintasannya, yang mengakibatkan
kehilangan energi yang disebut rugi (redaman) propagasi.
Nilai rugi-rugi lintasan yang terjadi sangat tergantung pada lokasi stasiun
pengirim dan penerima. Gambar 5 merupakan ilustrasi letak stasiun pemancar dan
penerima. Di lokasi (1), komunikasi yang terjadi adalah line of sight (mengikuti
Gambar 4. Gelombang datang pada penerima dari berbagai lintasan
Gambar 5. Letak stasiun pemancar dan penerima
8
garis pandang), tidak ada halangan diantara stasiun pemancar dan penerima
sehingga pemodelan free space loss sudah dapat memberikan nilai rugi-rugi
lintasan yang terjadi secara akurat. Di lokasi (2) dan (3), komunikasi line of sight
masih dapat dilakukan namun karena jarak yang cukup jauh (23km), terjadi
pantulan di permukaan bumi yang mempengaruhi nilai rugi-rugi lintasan secara
signifikan, maka pemodelan free space loss seperti lokasi (1) tentu tidak tepat,
pemodelan yang sesuai untuk lokasi (2) dan (3) adalah pemodelan plane earth
loss. Di lokasi (4), pemodelan free space loss perlu dikoreksi karena terjadi
difraksi yang disebabkan oleh pohon yang berhadapan langsung. Sementara
prediksi nilai rugi-rugi lintasan pada lokasi (5),(6) dan (7) lebih susah
dibandingkan lokasi lainnya karena selain jarak yang sangat jauh (40km) juga
terdapat perpaduan pengaruh pantulan dari permukaan bumi dan difraksi.
Sehingga diperlukan pemodelan yang berbeda untuk tiap-tiap kondisi lokasi
stasiun pemancar dan penerima.
2.1 Definisi rugi-rugi lintasan
Rugi-rugi lintasan merupakan akumulasi dari semua efek redaman terkait
dengan jarak dan interaksi dari propagasi gelombang dengan benda-benda di
lingkungan antara antena, nilai rugi-rugi lintasan sangat penting untuk diketahui
karena berguna dalam perhitungan link-budget.
Rugi-rugi lintasan tidak hanya terjadi pada proses pengiriman sinyal
informasi dari stasiun pemancar ke stasiun penerima, namun rugi-rugi lintasan
terdapat pada saluran transmisi seperti pada gambar 6.
9
Redaman saluran transmisi ditentukan oleh loss feeder ,branching dan
transmit filter. Redaman feeder terjadi karena hilangnya daya sinyal
sepanjang feeder, sehingga redaman feeder identik dengan panjang dari feeder
tersebut. Sedangkan redaman branching terjadi pada percabangan antara
perangkat transmisi radio Tx/Rx.
Path loss pada antenna feeder nilainya berkisar antara 0-4 dB. Sementara
rugi-rugi transmit filter berkisar antara 0-3 dB, rugi-rugi ini biasanya terjadi pada
antena yang meradiasikan sinyal menggunakan banyak transmitter sekaligus.
Path loss yang terjadi pada gambar 6, dapat dihitung dengan
membandingkan nilai EIRP (effective isotropic radiated power) dari sisi pengirim
dengan nilai effective isotropic received power dari sisi penerima, persamaan
matematisnya sebagai berikut : L= Pti
P ri ; dengan nilai Pti(EIRP) =
P t Gt
Lt dan Pri =
P r Lr
Gr
.
Gambar 6. Ilustrasi path loss
10
Pada kondisi sebenarnya, rugi-rugi lintasan lebih rumit karena terdapat
berbagai redaman-redaman dalam proses transmisi sinyal antara lain : redaman
ruang bebas, redaman gas (atmosfer), redaman hujan dan redaman akibat gedung.
1. Redaman ruang bebas
Redaman ruang bebas merupakan redaman sinyal yang terjadi
akibat dari media udara yang dilalui oleh gelombang radio antara
pemancar dan penerima Perambatan gelombang radio di ruang bebas akan
menghalangi penyebaran energi di sepanjang lintasannya sehingga terjadi
kehilangan energi. Untuk mengetahui kondisi point to point dengan
saluran transmisi, maka perhitungan redaman ruang bebasnya
menggunakan rumus model propagasi umum (Free Space Loss) sebagai
berikut:
Dimana:
f = frekuensi kerja (GHz)
d = panjang lintasan propagasi (Km)
2. Redaman oleh gas (atmosfer)
Pada prinsipnya gas-gas di atmosfer akan menyerap sebagian dari
energi gelombang radio, dimana pengaruhnya tergantung pada frekuensi
gelombang, tekanan udara dan temperatur udara. Pengaruh redaman paling
besar berasal dari penyerapan energi oleh O2 dan H2O, sedangkan
pengaruh penyerapan gelombang radio oleh gas-gas seperti CO, NO, N2O,
11
NO2, SO3, O3 dan gas lainnya dapat diabaikan. Untuk sistem transmisi
yang beroperasi pada frekuensi kerja di bawah 10 GHz, redama gas
atmosfer dapat diabaikan karena kecil pengaruhnya, akan tetapi untuk
frekuensi di atas 10 GHz, redaman gas atmosfer perlu diperhitungkan.
3. Redaman hujan
Tetes-tetes hujan menyebabkan penghamburan dan penyerapan
energi gelombang radio yang akan menghasilkan redaman yang disebut
redaman hujan. Besarnya redaman tergantung pada besarnya curah hujan.
Redaman hujan tidak dapat ditentukan secara pasti tetapi ditentukan secara
statistik. Untuk menentukan redaman yang diakibatkan oleh hujan pada
suatu site dapat digunakan rumus sebagai berikut:
a. Redaman Spesifik
Redaman spesifik didefinisikan sebagai besarnya redaman oleh
hujan per satuan panjang lintasan efektif (dB/Km), dan
dirumuskan sebagai berikut:
dimana:
γ = redaman hujan spesifik (dB/Km)
R = banyaknya curah hujan untuk daerah tertentu (mm/jam)
Besarnya a dan b merupakan fungsi dari frekuensi, polarisasi
dan suhu curah hujan.
12
b. Redaman Efektif
Pada lintasan propagasi gelombang radio tidak selamanya
terjadi hujan, sehingga redaman hujan efektif dapat dihitung
dengan rumus sebagai berikut:
dimana:
A = redaman hujan efektif (dB)
Leff = panjang lintasan efektif (km)
γ = redaman hujan spesifik (dB/Km)
2.2 Pemodelan rugi-rugi lintasan
Terdapat tiga macam pemodelan yang digunakan, antara lain:
a. Empirical models, merupakan pemodelan yang dilakukan berdasarkan
pada data pengukuran, sederhana (hanya menggunakan beberapa
parameter), menggunakan perangkat statistik, dan tidak begitu akurat.
b. Semi-empirical models, merupakan pemodelan berdasarkan pada
pemodelan empiris dan aspek deterministik.
13
c. Deterministic models, merupakan pemodelan berdasarkan lokasi,
memerlukan sejumlah besar informasi geometri tentang lokasi,
memerlukan komputasi yang rumit dan akurat.
Pembahasan mengenai pemodelan rugi-rugi lintasan akan terbagi sesuai tipe-tipe sel berikut ini :
2.2.1 Pemodelan Macrocell Path Loss
a. Pemodelan Okumura-Hata
Dalam komunikasi nirkabel, pemodelan Okumura-Hata merupakan
pemodelan propagasi radio yang paling banyak digunakan untuk memprediksi
perilaku transmisi selular di suatu daerah tertentu. Pemodelan ini berdasarkan
pengukuran yang dilakukan di Tokyo pada tahun 1968.
Pemodelan ini membagi area prediksi menjadi 3, yaitu open area,
suburban area dan urban area.
Tabel 1. Tipe-tipe sel
14
1. Open area
Merupakan area terbuka dimana proses transmisi sinyal dapat
berlangsung tanpa halangan karena tidak ada pepohonan yang tinggi
dan bangunan di sepanjang lintasan.
2. Suburban area
Daerah pedesaan atau pinggiran kota, dengan beberapa rumah dan
pohon yang menjadi penghalang komunikasi namun tidak terlalu
padat.
3. Urban area
Daerah perkotaan yang padat dengan rumah dan gedung-gedung tinggi
dan sangat dekat satu sama lain.
Model Okumura-Hata ini memasukkan informasi grafik dari pemodelan
okumura dan mengembangkan lebih lanjut untuk mengetahui efek difraksi,
refleksi dan scattering yang disebabkan oleh struktur kota. Model Okumura-Hata
ini memprediksi rata-rata path loss yang terjadi.
Gambar 7. Area prediksi Okumura-Hata models
15
Model ini cocok untuk range frekuensi antara 150MHz hingga 1500MHz,
ketinggian antenna BS berkisar antara 30m hingga 200m, ketinggian antenna
mobile station berkisar 1m hingga 10m dan jarak keduanya sejauh 1 km hingga
10km.
Definisi parameter dari gambar 8, sebagai berikut :
a. hm : tinggi antena mobile station (MS) dari permukaan tanah [m]
b. dm : jarak antara MS dengan bangunan
c. h0 : tinggi bangunan dari permukaan tanah [m]
d. hb : tinggi antena base station (BS) dari permukaan tanah [m]
e. r : jarak terpendek dipermukaan bumi antara MS dan BS [m]
f. R=r x 10-3: jarak terpendek dipermukaan bumi antara MS dan BS [km]
g. f : carrier frequency [Hz]
h. fc=f x 10-6 : carrier frequency [MHz]
i. λ : free space wavelength [m]
Gambar 8. Ilustrasi Okumura-Hata models
16
Okumura mengambil daerah urban (perkotaan) sebagai referensi dan
memberlakukan faktor koreksi. Perhitungan nilai path loss adalah sebagai berikut:
b. Pemodelan COST 231-Hatta
Pemodelan Okumura-Hata untuk kota-kota menengah dan kecil telah
disempurnakan agar dapat digunakan pada frekuensi 1500 MHz hingga 2000
MHz.
Model redaman lintasan yang diajukan oleh COST-231 ini memiliki
bentuk persamaan:
Model COST 231-Hatta hanya cocok untuk parameter-parameter berikut:
1. Frekuensi (f) : 1500 MHz – 2000 MHz
2. Tinggi Tx (hb) : 30m – 200m
17
3. Tinggi Rx (hm) : 1m – 10m
4. Jarak Tx – Rx (r) : 1km – 10km
Model COST 231-Hatta pada masa sekarang ini telah dituangkan dalam
bentuk software komputer. Jadi pada penggunaannya, perancangan sistem
komunikasi tinggal membuat layout 2 dimensi dari daerah yang akan diteliti (bisa
menggunakan foto satelit atau sekedar pengukuran biasa) kemudian menentukan
nilai-nilai parameter yang ada. Setelah terkumpul, nilai-nilai dan data tersebut
dimasukkan dalam program maka keluarlah output dari program. Pada gambar 9
ditunjukkan tampilan dari sebuah program perambatan gelombang.
Tingkat keakuratan pemodelan COST 231-Hatta pernah diujikan di
Lithuani dan Brazil. Pengukuran di Lithuania dilakukan pada frekuensi 160, 450,
900 dan 1800MHz, hasilnya sebagai berikut :
a. Standar deviasi eror = 5 -7 dB dalam lingkungan perkotaan dan pinggiran
b. Presisi terbaik pada frekuensi 900MHz di lingkungan perkotaan
Gambar 9. Sebuah perangkat lunak analisis model perambatan gelombang
18
c. Dalam lingkungan pedesaan : standar deviasi meningkat hingga 15dB bahkan
lebih
Sementara pengkuran di Brazil dilakukan pada frekuensi 800 / 900 MHz,
hasilnya sebagai berikut :
a. mean absolute error = 4,42 dB dalam lingkungan perkotaan
b. standar deviasi eror = 2,63 dB
Hasil pengujian menunjukkan bahwa tingkat presisi pemodelan sangat
bergantung pada struktur sebuah kota yang diuji.
c. COST 231-Walfisch-Ikegami
Pemodelan ini lebih kompleks dari pemodelan sebelumnya, karena
mengambil karakteristik dari sebuah kota antara lain : tinggi bangunan (hRoof) ,
lebar jalan (w), jarak antar bangunan (b) dan sudut antara orientasi jalan dengan
arah lintasan gelombang radio (Φ). Hal itu menyebabkan peningkatan tingkat
akurasi prediksi propagasi.
Pembatasan dalam pemodelan :
1. Frekuensi (f) : 800 MHz – 2000 MHz
2. Tinggi Tx (hb) : 4m – 50m
3. Tinggi Rx (hm) : 1m – 3m
4. Jarak Tx – Rx (r) : 0.02km – 5km
19
Pada pemodelan ini, perhitungan path loss dibagi menjadi dua yaitu :
kasus LOS dan kasus NLOS. Perhitungan matematisnya sebagai berikut :
a. LOS
b. NLOS
Perhitungan path loss pada kasus NLOS lebih rumit karena merupakan
penjumlahan dari free space loss, difraksi diatas atap bagunan dan
pantulan dari bangunan, seperti ilustrasi pada gambar 12.
Gambar 10. Ilustrasi pemodelan COST 231-Ikegami
Gambar 11. Sudut antara orientasi jalan dengan arah gelombang
Gambar 12. Kasus NLOS pemodelan COST231-Walfisch-Ikegami
20
d. Pemodelan plane earth
21
Pemodelan ini merupakan salah satu pemodelan deterministik, propagasi
gelombang terdiri atas dua jalur propagasi yaitu : direct path (lintasan langsung)
dan pantulan dari permukaan bumi, seperti pada gambar 13.
Perhitungan matematis path loss :
Pemodelan ini tidak akurat jika diambil secara terpisah.
e. Pemodelan Ikegami
Pemodelan ini sepenuhnya deterministik untuk memprediksi field strength
pada titik-titik tertentu. Pemodelan ini menggunakan peta detail mengenai
bangunan tinggi, bentuk dan posisinya untuk menentukan jalur sinar. Hanya satu
releksi dari dinding yang dihitung, difraksi dihitung dengan menggunakan
aproksimasi tepi tunggal dan pantulan dari tembok diasumsikan bernilai konstan.
Gambar 13. Ilustrasi plane earth model
22
Dua sinar, sinar pantul dan difraksi dijumlahkan sehingga path loss :
Kelemahan pemodelan ini adalah cenderung meremehkan kerugian pada
jarak besar dan variasi frekuensi lebih diabaikan pada pengukuran.
2.2.2 Pemodelan Microcell path loss
a. Dual slope empirical model
Pemodelan ini lahir karena pemodelan path loss “simple power law” tidak
cukup akurat. Terdapat dua nilai eksponen path loss untuk menggambarkan
propagasi.
dengan :
L1 = nilai referensi path loss pada r =1 m
rb = jarak breakpoint
Gambar 14. Ilustrasi pemodelan Ikegami
23
n1 = eksponen path loss untuk r ≤ rb
n2 = eksponen path loss untuk r > rb
Untuk menghindari transisi yang tajam diantara dua kawasan, maka :
b. Pemodelan Two Ray
Pemodelan ini berlaku untuk komunikasi Line of sight, tidak ada halangan
diantara stasiun pemancar dan penerima. Pemodelan ini mengasumsikan dua
sinar, 1 sinar jalur langsung dan 1 sinar pantul yang dominan (biasanya dari
tanah).
Gambar 15. Dual slope emipirical models
Gambar 16. Two ray model
24
Perhitungan path loss adalah sebagai berikut :
Selain fenomena diatas, terdapat fenomena lain (pada gambar 17) dimana
sinar datang dari belakang mobile station secara LOS yang terdiri 2 sinar langsung
dan 2 sinar pantul, maka perhitungan path loss-nya :
L = 42.6 + 26 log (dKM) + 20 log (fMHz) for d > 20m
2.2.3 Pemodelan Picocell path loss
Pemodelan ini merupakan pemodelan perhitungan rugi-rugi lintasan untuk
propagasi di dalam ruangan, diasumsikan antena base station berada di dalam
ruangan. Pemodelan dalam ruangan ini memiliki perbedaan dengan pemodelan di
luar ruangan, perbedaan yang paling mendasar adalah lintasan yang lebih pendek,
penghalang dapat berubah sewaktu-waktu dan tidak pernah terjadi hujan.
Gambar 17. Extension of Two ray model
25
Pemodelan perhitungan rugi-rugi lintasan di dalam ruangan lebih rumit
daripada luar ruangan karena terdapat gangguan propagasi tambahan, antara lain:
1. Banyaknya pantulan dari tembok dan lantai serta benda lainnya
2. Terjadi difraksi dari berbagai objek
3. Perbedaan rugi-rugi transmisi untuk tiap material tembok, lantai dan
partisi
4. Terjadi fenomena waveguide effect pada titik tertentu dalam ruangan
5. Pengaruh manusia yang berpindah-pindah memberikan pengaruh
shadowing
Dari beberapa pengamatan diperoleh nilai-nilai path loss, sebagai berikut :
1. Ruangan yang luas (line of sight) kerugian sebesar 20log(d)
2. Koridor memiliki kerugian yang lebih kecil dari free space loss karena
ada efek pemandu gelombang (wave guiding effect), sebesar 18log (d)
3. Hambatan dan dinding partisi menyebabkan kerugian naik menjadi
40log(d)
Gambar 18. Antena base station di dalam ruangan
26
a. Pemodelan Motley-Keenan
Pemodelan ini menghitung path loss menggunakan free space loss dengan
tambahan faktor-faktor kerugian yang berkaitan dengan jumlah lantai dan dinding
yang berpotongan dengan garis lurus jarak ( r ) antar terminal.
dengan :
L1 = rugi-rugi referensi pada jarak 1m
nf = jumlah lantai sepanjang lintasan, αf = rugi-rugi tiap lantai
nw = jumlah tembok sepanjang lintasan, αw = rugi-rugi tiap tembok
Nilai-nilai rugi-rugi yang khas :
a. Tembok/lantai kayu memiliki rugi-rugi 4dB
b. Tembok beton dengan jendela non-metal memiliki rugi-rugi 7dB
c. Tembok beton tanpa jendela/Lantai beton memiliki rugi-rugi 10-20dB
b. Pemodelan ITU-R P.1238
Pemodelan ini merupakan metode perencanaan dalam ruangan untuk
sistem komunikasi radio dan jaringan area lokal radio pada frekuensi kisaran 900
MHz sampai 100 GHz.
27
dengan :
N = koefisien distance power loss
d = jarak pemisah (m) BS ke MS (dimana d > 1 m)
Lf= faktor floor penetration loss (dB)
n = jumlah lantai antara BS dan terminal portable (n ≥ 1)
c. Pemodelan COST 231 Line of sight
Pemodelan ini merupakan pemodelan untuk menghitung rugi-rugi
propagasi ke dalam ruangan melewati tembok.
dengan :
Tabel 2. Harga N
Tabel 3. Harga Lf(n)
28
LF = free space loss untuk total panjang lintasan (ri + re)
Le = path loss ketika melewati tembok luar saat normal incidence (θ = 0°)
Lg = path loss ketika melewati tembok luar saat grazing incidence (θ= 90°)
Nilai L1 dan L2 adalah sebagai berikut :
Nw = jumlah tembok yang dilintasi oleh ri
Li = loss tiap tembok internal
α = nilai atenuasi untuk unobstructed internal path
Gambar 19. Ilustrasi pemodelan COST 231LOS
Tabel 3. Parameter untuk pemodelan COST 231 LOS
29
3. APLIKASI PERHITUNGAN RUGI-RUGI LINTASAN
Terdapat beberapa aplikasi untuk memudahkan perhitungan path loss yang
terjadi, antara lain :
a. Microwave path calculator
Aplikasi diatas menggunakan pemodelan free-space loss. Untuk
membuktikan hasil perhitungannya benar, menggunakan rumus :
Lfs (dB) = 36,5 + 20 log 2500 + 20 log 1
Gambar 20. Microwave path calculator
30
Lfs (dB) = 36,5 + 67,9588 + 0
Lfs (dB) = 104, 4588 dB (terbukti)
b. Link Budget Calculator
Aplikasi diatas dibuat dengan microsoft excel, untuk menghitung rugi-rugi
propagasi dengan menggunakan pemodelan Hatta.
KESIMPULAN
1. Pemodelan rugi-rugi lintasan bertujuan untuk mengetahui nilai rugi-rugi yang
terjadi sepanjang lintasan sehingga dapat mengestimasi daya yang diperlukan
pada transmisi saat perancangan sistem seluler.
Gambar 21.Penghitung loss dengan pemodelan Hatta
31
2. Pemodelan rugi-rugi lintasan antara lain :
a. Pemodelan Okumura- Hatta
b. Pemodelan COST 231-Hatta
c. Pemodelan COST 231-Walfisch-Ikegami
d. Pemodelan Plane earth
e. Pemodelan Ikegami
f. Pemodelan Dual slope empirical model
g. Pemodelan Two-ray
h. Pemodelan Motley-Keenan
i. Pemodelan ITU-R P.1238
j. Pemodelan COST231 line-of-sight
3. Pemodelan rugi-rugi lintasan di dalam ruangan lebih rumit daripada rugi-rugi
lintasan di luar ruangan karena terdapat lebih banyak variabel yang harus
diperhitungkan.
DAFTAR PUSTAKA
1. Rappaport, Theodore S., 1996, “Wireless Communications - Principles &
Practice”, New York : Prentice Hall
2. Sylvain Ranvier, Helsinki University of Technology, “Path loss models”
32
3. M.A Ingram, presentasi “Path Loss”
4. Dr. Mike Willis, presentasi “Mobile System”
5. Breeze Wireless Communications Ltd, “Radio Signal Propagation”
top related