gmd 2 new _nf_ atm effect_ k_ terrain_ clearance

45
Klasifikasi Link Microwave 02 Okt 2012 Alfin Hikmaturokhman, M T http://sinauonline.org 1

Upload: indrauhuii

Post on 28-Nov-2015

72 views

Category:

Documents


24 download

TRANSCRIPT

Klasifikasi Link Microwave

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 1

Klasifikasi Link Microwave

Komunikasi microwave pada sistem seluler digunakanpada jalur transmisi antara satu Mobile SwitchingCentre(MSC) dengan MSC yang lain dalamjaringannya, antara MSC dengan BSC, antara BSCdengan beberapa BTS maupun antar BTS, walaupunsebagai alternatifnya adalah jalur transmisi serat optikataupun saluran sewa berbentuk wireline.

Link microwave pada umumnya beroperasi antarafrekuensi 2GHz-58GHz.

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 2

Kategori Link Microwave Berdasarkan Range frekuensinya

Long Haul

Frekuensi operasi link ini biasanya antara 2 GHzsampai 10 GHz. Pada kondisi iklim terbaik danfrekuensi operasi, jarak yang dapat dicakupoleh link ini dapat berkisar antara 45 km-80km. Link ini dipengaruhi multipath fading.

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 3

Frekuensi band 2 GHz

Daya jangkau maksimal 80 km

Multipath fading

Diameter antena 370 cm dengan gain antena 36 dBi

Digunakan 2 polarisasi, vertikal dan horisontal

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 4

Frekuensi Band 7 GHz

Daya jangkau maksimal 50 km

Multipath fading

Diameter antena 370 cm dengan gain antena 46,8 dBi

Digunakan 2 polarisasi, vertikal dan horizontal

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 5

Frekuensi Band 10 GHz

Daya jangkau maksimal 45 km

Multipath fading

Diameter antena 60 cm-120 cm untuk gain 34 dBi-40 dBi

Digunakan 2 polarisasi, vertikal dan horizontal

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 6

Medium Haul

Frekuensi operasi link ini biasanya antara 11GHz-20 GHz.

Dipengaruhi oleh kondisi iklim dan frekuensioperasi.

Panjang lintasan bervariasi antara 20 km-40km. Link ini juga dipengaruhi oleh multipathfading dan rain fading.

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 7

Frekuensi band 13 GHz

Daya jangkau maksimal 40 km

Multipath fading

Diameter antena 60 cm-120 cm untuk gain antenaberkisar 36,4 dBi-42,4 dBi

Digunakan 2 polarisasi, vertikal dan horisontal

Frekuensi band 15 GHz

Daya jangkau maksimal 35 km

Multipath fading

Diameter antena 60 cm-120 cm dengan gain antenaberkisar 38 dBi-44 dBi

Digunakan 2 polarisasi, vertikal dan horisontal02 Okt 2012

Alfin Hikmaturokhman, M T http://sinauonline.org 8

Frekuensi band 18 GHz

Daya jangkau maksimal 20 km

Multipath fading

Diameter antena 60 cm-180 cm dengan gain 39 dBi-49 dBi

Digunakan 2 polarisasi, vertikal dan horisontal.

Atenuasi atmosfer 0,1 dB/km

Atenuasi hujan sekitar 1 dB/km saat curah hujan 20 mm/h

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 9

Short Haul

Link ini beroperasi pada frekuensi tinggi (23 GHz-58 GHz) dandengan demikian menjangkau jarak yang lebih pendek, padarange frekuensi yang lebih rendah di band ini, link inidipengaruhi oleh multipath dan rain fading.

Pada frekuensi yang lebih tinggi saat panjang lintasan hanyabeberapa kilometer, fenomena multipath tidak mempunyaidampak yang signifikan tetapi walau bagaimanapun, dampakhujan berpengaruh besar pada link jenis ini.

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 10

Frekuensi band 23 GHz

Daya jangkau maksimal 18 km

Multipath fading dan rain fading

Diameter antena 30 cm-120 cm untuk gain berkisar 35,5 dBi-47,3 dBi

Digunakan 2 polarisasi, vertikal dan horisontal

Atenuasi atmosfer hujan sekitar 3 dB/km saat curah hujan 20 mm/h

Frekuensi band 26 GHz dan 27 GHz

Daya jangkau maksimal 15 km

Rain fading

Diameter antena 30 cm-60 cm

Digunakan 2 polarisasi, vertikal dan horisontal

Atenuasi atmosfer 0,1 dB/km

Atenuasi karena hujan sekitar 3 dB/km saat curah hujan 20 mm/h

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 11

Komponen Link Microwave

Terdapat dua komponen utama dalam linkmicrowave yaitu Indoor Unit (IU) dan Outdoorunit (OU) serta terdapat multiplexer dancombiner sebagai komponen pendukungnya:

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 12

Outdoor Unit (OU)

Outdoor Unit sering disebut dengan ODU.

ODU berfungsi untuk mengkonversi sinyal digitalberfrekuensi rendah (Intermediate Frequency)menjadi sinyal radio berfrekuensi tinggi (RadioFrequency).

ODU berisi perangkat Radio Frequency pengirim danpenerima.

Dengan fitur ini, ODU juga disebut sebagai radiotransceiver.

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 13

Contd ..

Ketika sinyal diterima dari antena, sinyal biasanyadilewatkan ke Low Noise Amplifier (LNA) untukmenguatkan sinyal yang diterima.

Kemudian dilewatkan ke Automatic Gain Control (AGC)untuk memastikan besar sinyal saat memasuki radiopenerima.

ODU mendapatkan catuan listrik dan sinyaltermodulasi berfrekuensi rendah dari IDU melaluikabel koaksial.

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 14

Terdapat tiga konfigurasi yang sering digunakan pada ODU, yaitu :

Konfigurasi 1+0 yaitu, memiliki satu radio ODU dansatu antena microwave di setiap BTS.

Apabila ODU mengalami kerusakan maka secaraotomatis link akan putus.

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 15

Konfigurasi 1+1 Hot Standby

Memiliki satu antena microwave dan dua radio ODUpada setiap BTS. Radio ODU ini dua-duanya aktif,hanya saja ODU yang kedua bersifat standby.

Hal ini dilakukan untuk menjaga apabila main radioODU mengalami kerusakan maka secara otomatisakan di backup oleh ODU yang kedua.

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 16

Konfigurasi 1+1 Space Diversity

Memiliki dua antena microwave dan dua radio ODU.

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 17

Combiner

Combiner (hybrid) berfungsi untukmenggabungkan kedua sinyal untukmeminimalkan distorsi atau pemecahfrekuensi dengan cara menghubungkan duaradio.

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 18

Multiplexer

Multiplexer merupakan perangkat pemilihanbeberapa jalur data kedalam satu jalur data untukdikirim ke titik lainnya dan mempunyai dua jalur ataulebih sinyal digital sebagai masukan dan kontroluntuk pemilih data (selector).

Dimana multiplexer dalam pembangunan linktransmisi radio digunakan untuk menghubungkan kebagian IDU.

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 19

Efek Atmosfer dan Fading Pada Komunikasi Microwave

Efek Atmosfer

Komunikasi microwave banyak diterapkanpada komunikasi terrestrial. Pada komunikasiini banyak faktor-faktor yang sangatmempengaruhi kinerja sistem yang berkaitandengan efek dari atmosfer antara lain[2]:

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 20

Pengaruh Atmosphere

Butir-butir hujan memberikan redaman terhadap gelombang elektromagnetik yang melintas.

Semakin lebat hujan maka redaman tersebut semakin besar. (Gideon Jonatan)

Besar redaman hujan merupakan fungsi dari:

- Besar curah hujan (R dengan satuan mm/hr).

Curah hujan didefinisikan dengan : kenaikan permukaan air dalam satu jam di sebuah wadah

yang terletak bebas di lapangan karena hujan yang turun.

- Bentuk butiran air hujan.

- Besar frekuensi yang digunakan.

- Polarisasi gelombang yang digunakan (horizontal/vertikal).

- Jarak yang ditempuh, distribusi hujan sepanjang lintasan gelombang

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 21

Contd..

Adapun pembagian daerah hujan untuk setiap areayang sangat berpengaruh pada metode ITU-RP.530-7/8 yaitu pembagian daerah hujan menurut ITU-RPn.837-1 dan pembagian curah hujan daerahmenurut ITU-R Pn.837-1

Ditinjau dari data tersebut, Indonesia termasukgolongan daerah hujan P dimana intensitas hujantermasuk besar.

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 22

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 23

Pembagian Curah Hujan DaerahMenurut ITU-R Pn.837-1 [5]

Procentage of

time (%)

Region (mm/h)

A B C D E F G H J K L M N P

1 - 1 - 3 1 2 - - - 2 - 4 5 12

0.3 1 2 3 5 3 4 7 4 13 6 7 11 15 34

0.1 2 3 5 8 6 8 12 10 20 12 15 22 35 65

0.03 5 6 9 15 12 15 20 18 28 23 33 40 65 105

0.01 8 12 15 28 22 28 30 32 35 42 60 63 95 145

0.003 14 21 26 54 41 54 45 55 45 70 105 95 140 200

0.001 22 32 42 78 70 78 65 83 55 100 150 120 180 250

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 24

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 25

Curah hujan adalah besaran yang menyatakan tingginya kenaikan air hujan dalam suatu wadah (yang luas

permukaannya sampai ke dasarnya sama) dalam satu jam1).

Besarnya redaman karena curah hujan dapat dinyatakan dengan rumus:

(Roger L. Freeman, Telecomunication Transmission Handbook, New York, 1981. )

…………….1

…………….2

…………….3

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 26

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 27

Koefisien Regresi dari Fungsi Frekuensi dan Polarisasi

(Sumber: Roger L. Freeman, 1987)

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 28

Untuk mengatasi redaman hujan ini, maka daya pancar harus dinaikkan sebesar redaman tersebut.

Untuk mencari redaman curah hujan, langkah pertama adalah mencari besarnya redaman, dengan

menggunakan rumus pada slide sebelumnya akan didapatkan hasil sebagai berikut:

A = a x Rb

A = 0.00175 x 50 1.308

A = 0.29 dB/km

Dari permasalahan yang ada pada diketahui bahwa curah hujan setempat adalah 50 mm/jam,

panjang lintasan sejauh 39 km, frekuensi yang digunakan sebesar 6 GHz dan polarisasi yang

digunakan adalah polarisasi horizontal. Dari polarisasi ini dapat dicari faktor regresi fungsi dari

frekuensi dan polarisasi berdasarkan tabel pada slide sebelumnya. Dari tabel akan didapatkan

nilai a sebesar 0.00175 dan nilai b sebesar 1.308. Untuk mencari besarnya redaman karena hujan

dapat dicari dengan cara sebagai berikut:

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 29

Langkah kedua, mencari faktor reduksi dengan rumus 2 dan akan didapatkan hasil sebagai

berikut:

Langkah terakhir, mencari besarnya redaman efektif karena hujan sepanjang 39 km, dengan

rumus sebelumnya dan didapatkan hasil sebagai berikut:

Aeff = A x D x r

Aeff = 0.29 x 39 x 0.37

Aeff = 4.18 dB

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 30

Dari penelitian yang telah dilakukan, oksigen di atmosphere menyerap beberapa energi dari

gelombang microwave dan untungnya pelemahan yang diberikan kecil pengaruhnya. Pelemahan

yang didapat sekitar 0.01 dB/Km pada frekuensi 2 Ghz dan naik ke 0.02 dB/km pada frekuensi

26 Ghz.

1. Absorption

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 31

Curah hujan juga berpengaruh pada transmisi GM terutama diatas frekuensi 10 Ghz.

Sebagai contoh pada 12 Ghz pelemahan yang dicapai hampir 10 dB/km.

Dan hujan yang sangat deras juga bisa mengakibatkan jatuhnya link (break transmition )

2. Refraction (Pembiasan)

Refraction adalah belokan dari gelombang radio yang disebabkan salah satunya oleh karena

perubahan karakteristik dari atmosphere. Efek dari refraction menyebabkan arah dari tembakan

microwave menyimpang dari jalur line of sight (LOS) nya.

Padahal dalam komunikasi yang diinginkan adalah propagasi garis pandang atau LOS

Rata-rata kondisi atmosphere menyebabkan jalur propagasi mempunyai radius lengkungan atau

belokan sebesar 1.33 kali radius bumi yang sebenarnya.

Secara praktisnya menyebabkan panjang dari jalur propagasi bertambah rata-rata 15% lebih

panjang dibanding jalur LOS nya.

Untuk memudahkan analisis, lintasangelombang radio dimanipulasi jari-jari bumiseperti pada Gambar

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 32

Microwave Path: Real Earth

Microwave Path: Equivalent Earth[5]

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 33

Perubahan dari belokan bumi yang disebabkan oleh refraction dinyatakan dengan k-factor,

yang didefinisikan sebagai perbandingan antara radius effective dari bumi dengan radius bumi

yang sebenarnya. Radius Bumi yang sebenarnya adalah (Ref 6370 km dalam RADIO PROPA

GATION TUTORIAL Copyright : © 1997 TALTEL SISTEMI Via Tempesta 2, Milano, Italy,

Luigi Moreno Radio Engineering Services)

k = effective earth radius/ true earth radius

Pada kondisi atmosfir normal, dalam perhitungan radius bumi ekuivalen

biasanya digunakan k = 4/3

Kondisi k-faktor lainnya :

k < 4/ 3 Sub- refractive Atm. Jalur dari gelombang radio teralu dekat dengan permukaan bumi.

Nilai k yang terlalu rendah berhubungan dengan tingginya probabilitas gelombang radio terhalangi

oleh permukaan tanah.

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 34

k > 4/ 3 Super- refractive Atm. Jalur dari gelombang radio teralu jauh dari permukaan bumi

dan bisa memperluas interferensi yang tidak diinginkan.

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 35

3. Ducting

Ducting adalah peristiwa dimana terperangkapnya gelombang mikro dalam sebuah

atmosphere waveguide.

Ini biasa terjadi pada ketinggian yang rendah dengan lapisan atmosphere yang

sangat padat dan terjadi didekat atau diatas permukaan air

Ada 2 macam ducting :

1. Surface Ducts : jika batas terendah dari duct adalah permukaan bumi.

2. Elevated Ducts : jika batas terendah dari duct adalah diatas permukaan bumi.

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 36

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 37

TERRAIN EFFECTS

Effect yang diakibatkan dari penghalang seperti pohon dan bangunan.

Dalam propagasi gelombang mikro sangat diharapkan terjadinya suatu propagasi garis pandang

yang Line Of Sight (LOS) tanpa adanya penghalang.

Untuk mengingat kembali sebuah rumus yang sudah sangat terkenal tentang Free Space

Propagations (Propagasi ruang bebas), yaitu :

FSL (Free Space Loss) = 32,45 + 20 log f (MHz) + 20 log d (km)

Dimana R dalam Km dan f dalam MHz

FSL (Free Space Loss) = 92,5 + 20 log f (GHz) + 20 log d (km)

Dimana R dalam Km dan f dalam Ghz

Hubungan antara Frekuensi, jarak dan FSL

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 38

a. Fresnel Zone

Daerah Fresnel pertama merupakan hal yang perlu diperhatikan dalam lintasan

gelombang mikro line of sight. Daerah ini diutamakan harus bebas dari halangan pandangan (free

of sight obstruction) karena bila tidak, akan menambah redaman lintasan.

Terrain Effect

d1 d2

Tapi pada prakteknya akan sangat banyak penghalang pada sebuah komunikasi gelombang

mikro.Disini akan dibahas efek apa saja yang terjadi karena adanya penghalang dalam propagasi

gelombang mikro.

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 39

Gambar di slide menunjukkan dua berkas lintasan propagasi gelombang radio dari pemancar (Tx)

ke penerima (Rx), yaitu berkas lintasan langsung (direct ray) dan berkas lintasan pantulan

(reflected ray). Jika berkas lintasan pantulan mempunyai panjang setengah kali lebih panjang

dari berkas lintasan langsung, dan bumi dianggap pemantul yang sempurna (koefisien pantul = -1,

yang berarti gelombang datang dan gelombang pantul berbeda fase 180o), maka pada saat tiba di

penerima akan mempunyai fase yang berbeda dengan gelombang langsung. Hal tersebut akan

mengakibatkan terjadinya intensitas kedua gelombang pada saat mencapai antena penerima akan

saling melemahkan. Batas daerah Fresnel dapat dicari dengan rumus sebagai berikut:

(Roger L. Freeman, Radio System Design for Telecomunications (1-100 GHz),New York, 1987.)

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 40

21

211

ddf

dd3,17F

F1 = radius daerah Fresnel pertama (m)

f = frekuensi kerja (GHz)

d1 = jarak antara Tx dengan halangan (km)

d2 = jarak antara Rx dengan halangan (km)

d = d1+ d2 = jarak antara Tx dan Rx (km)

Sedangkan untuk radius daerah Fresnel kedua (second Fresnel radius region),dan

seterusnya dapat dinyatakan dengan rumusan berikut

21

21n

ddf

ddn3,17F

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 41

21

211

ddf

dd3,17F d1 = 10 km

d2 = 25 km – 10 km = 15 km

f = 6 Ghz

3,17256

15103,171

X

xF meter

Contoh

Temukanlah radius Fresnel Pertama pada microwave link yang berjarak 25 km dan terdapat

penghalang berupa sebuah pohon pada jarak 10 km jika frekuensi yang digunakan 6Ghz.

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 42

Lintasan sinyal yang ditransmisikan pada sistem line of sight harus mempunyai daerah bebas

hambatan yang disebut clearance.

Daerah clearance ditentukan untuk menghindari pengaruh dari jalur jamak terutama karena

pantulan tanah. Clearance minimum adalah 0.6 dari daerah Fresnel pertama (0.6 F1).

B. Clearance

Dalam analisa profil lintasan digunakan peta permukaan bumi datar maka diperlukan faktor

koreksi terhadap ketinggian titik penghalang (obstacle) yang nilainya sama dengan kelengkungan

bumi (earth bulge ). Nilai faktor koreksi dapat dicari dengan rumus berikut

(Roger L. Freeman, Telecomunication Transmission Handbook, New York)

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 43

k

ddhkoreksi

21..079,0

sehingga nilai clearance dengan pengaruh faktor koreksi menjadi:

Clearance = 0,6 F1 + hkoreksi

Keterangan:

hkoreksi : faktor koreksi ketinggian titik penghalang (m)

F1 : daerah fresnel pertama (m)

d1,d2 : jarak antara pengirim dan penerima ke titik penghalang (km)

k = faktor kelengkungan bumi, dimana

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 44

Fading adalah fenomena fluktuasi daya sinyal terima akibat adanya proses propagasi gelombang

radio yang mengakibatkan turunnya daya terima dan rusaknya kualitas transmisi. Ada beberapa

macam fading yang dikenal dalam transmisi gelombang mikro antara lain adalah sebagai

berikut

PT. Telkom, Gelombang Mikro Digital Modul 2 System Propagasi, Purwokerto, 1994.

Fading

a. Fading type K

Fading yang disebabkan oleh pantulan dan halangan yang disebabkan oleh perubahan faktor K.

Fading tipe K kadang terjadi pada lintasan dengan LOS (line of sight) yang cukup. Ketika hal

tersebut terjadi, akan mempengaruhi semua kanal secara simultan.

02 Okt 2012Alfin Hikmaturokhman, M T

http://sinauonline.org 45

b. Fading karena Duct

Fading yang disebabkan karena pembelokan gelombang radio ke atas atau ke bawah

yang mengakibatkan daerah kantong sehingga gelombang tidak dapat diterima. Apabila salah

satu antena pemancar atau antena penerima diletakkan di dalam jalur dan yang lain

diletakkan di luar jalur, maka pancaran gelombang akan mengalami fading jenis

redaman yang sangat keras.

c. Multipath Fading

Fading yang disebabkan karena diterimanya banyak gelombang yang merambat

melalui jalan yang berbeda, sehingga terjadi saling interefensi. Multipath fading tergantung pada

frekuensi, jarak dan keadaan kekasaran bumi. Sinyal terima, pada kenyataanya adalah

penjumlahan dari sinar langsung dan satu atau lebih sinar tidak langsung. Total sinyal yang

diterima bisa berubah secara konstan dan akan mengalami fading dengan cepat dalam kasus ini.

Fading ini akan jauh lebih buruk jika fading jenis lain menekan sinyal tersebut.