analisis pengaruh model propagasi dan … awal.pdf · pada model propagasi okumura-hatta sebesar...

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


NIM. 1104405043



JIMBARAN

2015

ii

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

iii

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


NIM. 1104405043



JIMBARAN

2015

Scanned by CamScanner

v

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

vi

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

vii

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

viii

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

ix

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

x

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


Propagasi ITU-R P.529 ................................................................. 59


Propagasi Cost-231 Hatta ............................................................. 63


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

xi

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


Propagasi ITU-R P.529 ............................................................. 46


Propagasi Cost-231 Hatta ........................................................ 49


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 4.17 Hasil Prediksi Cakupan Area Propagasi ITU-R P.529 ............ 61

Gambar 4.18 Hasil Analisis Cakupan Area Propagasi ITU-R P.529 ............. 62

xii


Model Propagasi ITU-R P.529 ................................................ 63

Gambar 4.20 Parameter Antena untuk Propagasi Cost-231 Hatta ................ 64


Gambar 4.22 Hasil Prediksi Cakupan Area Propagasi Cost-231 Hatta ........ 65

Gambar 4.23 Hasil Analisis Cakupan Area Propagasi Cost-231 Hatta ........ 66


Model Propagasi Cost-213 Hatta ............................................ 67

Gambar 4.25 Parameter Antena untuk Propagasi Standard Propagation Model

.................................................................................................. 68


Gambar 4.27 Hasil Prediksi Cakupan Area Propagasi Standard Propagation

Model ....................................................................................... 69

Gambar 4.28 Hasil Analisis Cakupan Area Propagasi Standard Propagation

Model ........................................................................................ 70


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

xiii

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

xiv

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

xv

Tabel 4.14 Hasil Simulasi Jarak Jangkauan Antena pada Frekuensi 900 MHz

dan 1800 MHz ........................................................................... 76

Tabel 4.15 Perubahan Coverage area Berdasarkan Sudut Kemiringan Antena

.................................................................................................... 79

xvi

DAFTAR SINGKATAN

3GPP = Third Generation Partnership Project

BTS = Base Transceiver Station

CDMA = Code Division Multiple Access

FDMA = Frequency Division Multiple Access

GPRS = General Packet Radio Services

HSDPA = High Speed Downlink Packet Access

ITU = Intenational Telecomunication Union

LTE = Long Term Evolution

MAPL = Maximum Allowable Path Loss

MIMO = Multiple Input Multiple Output

MS = Mobile Station

OBQ = Offered Bit Quantity

OFDM = Orthogonal Frequency Division Multiplexing

PCI = Physical Cell Identity

SC-FDMA = Single Carier Frequency Division Multiple Access

SMS = Short Message Service

TDMA = Time Division Multiple Access

UMTS = Universal Mobile Telecommunications System

W-CDMA = Wideband Code-Division Multiple Access

analisis pengaruh model propagasi dan … awal.pdf · pada model propagasi okumura-hatta sebesar...

Documents