LAPORAN PERHITUNGAN POWER LINK BUDGET UNTUK KOMUNIKASI TERESTERIAL RADIO LINK

DI SUSUN OLEH

BAYU SUKARTA D411 12 279MUJAHIDAH ACHIRUD411 12 275

UNIVERSITAS HASANUDDIN2015I. PERENCANAAN SAMBUNGANSebuah komunikasi teresterial sederhana yang berbasis radio link adalah komunikasi dengan dua perangkat radio atau wireless yang masing-masing terhubung ke antena dan terpisah oleh patch berupa free space. Seperti pada gambar berikut :

II. SAMBUNGAN WIRELESS (RADIO LINK)

Untuk ilustrasi sambungan wireless dapat diperhatikan pada gambar berikut dimana terdapat parameter jarak dan Fresnel zone :

III. ISTILAH-ISTILAH DALAM RADIO LINK

Daya pancar. Dinyatakan dalam milliwatts atau di dBm. Daya pemancar berkisar 30mW sampai 800mW atau lebih. Penguatan Antena. Antena adalah perangkat pasif yang dapat membuat efek amplifikasi berdasarkan bentuk fisik mereka(dinyatakandengandBi). MinimumReceived Signal Level (RSL),atau sensitivitas dari penerima. Minimum RSL selalu dinyatakan sebagai dBm negatif (-dBm) Kerugian kabel. Beberapa energy sinyal akan hilang di kabel, di konektor atau pada perangkat lain, pada saat sinyal merambat dari radio ke antena.

IV. PATHLOSS

Path loss merupakan komponen penting dalam perhitungan dan analisis desain link budget sistem telekomunikasi. Perhitungan pathloss dengan menggunakan rumus Okumura-Hata model untuk urban area, dimana daerah urban merupakan kawasan perkotaan yang baru bertumbuh dengan banyak bangunan, rumah rumah, gedung gedung bertingkat, serta pohon pohon yang tinggi. Model Hata didasarkan atas pengukuran empiris ekstensif yang dilakukan di lingkungan perkotaan. Dengan jarak antara mobile station ke base station dibuat teratur. Persamaan Hata untuk daerah urban dapat diringkas sebagai berikut :

Keterangan : Lhata : Path loss okumura hata (dB) f : frekuensi (MHz) ht : tinggi antenna pemancar (m) d : jarak Tx-Rx (km) A (hr) : Faktor koreksi (m) hr : tinggi antenna penerima (m).

Pathloss dengan nilai exponent ini merupakan nilai pathloss yang disertai nilai pathloss exponent (n). Nilai n ini berbeda-beda sesuai dengan kondisi lingkungan.

PL = PLdo + 10 n log 10 (d/d0) (3)

Keterangan : PLdo = path loss okumura hata di d0 (dB) d0 = 100 m (jarak terdekat dengan BTS) (m) n = path loss exponent d = jarak base station ke mobile station (m).

V. COVERAGE

Two-ray model digambarkan seperti gambar 1 dengan tinggi antena pemancar ht dan antena penerima hr. 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). Dengan menjumlahkan pengaruh dari masing-masing sinar, daya terima (Pr) dapat dihitung berdasarkan persamaan.

Dimana : ht = ketinggian antena pemancar (Tx) hr = ketinggian antena penerima (Rx) d = jarak antara antena pemancar dan penerima Pt = daya pancar Pr = daya terima = panjang gelombang r1 = pancaran langsung dari Tx ke Rx r2 = jarak pancaran dari Tx ke titik pantul pada tanah = koefisien refleksi yang tergantung dari sudut datang = sudut datang k = 2 /

Besarnya koefisien refleksi tergantung pada besar sudut datang () yang dapat dihitung menggunakan persamaan.

dengan =90- dan a=1/r untuk polarisasi vertical, a=1 untuk polarisasi horizontal, konstanta dielektrik relatifnya bernilai r=15-j60, dimana untuk konduktivitas permukaan tanah () adalah 0,005 mho/m.VI. PARAMETER-PARAMETER RADIO LINK

Ada beberapa parameter yang memerlukan perhitungan untuk meyakinkan bahwa sistem itu akan bekerja dengan baik, diantaranya adalah sebagai berikut:

Transmitter Power Level (TX Power = Daya Pancar)

Semua radio akan mempunyai daya pancar tertentu. Daya pemancar diukur dalam dua satuan, dengan menggunakan Watt (atau milliwatt) atau menggunakan satuan dBm. Daya dalam dBm dihitung dengan dBm =1010 log P (daya dalam milliwatt), sehingga pemancar dari 100mW (0.1Watt) adalah setara dengan 20 dBm

Penguatan Antena (Gain)

Penguatan antena (gain) adalah besarnya penguatan antena yang dapat dilakukan oleh antena pada saat memancarkan dan menerima sinyal dengan antena ditetapkan sebagai keluaran daya pada arah tertentu dibandingkan keluaran yang dihasilkan pada arah sembarang oleh antena omnidirectional sempurna (antenna isotropic).

Sensitivitas penerima (Minimal Received Signal Level)

Sensitivitas perangkat (receiver sensitivity) merupakan kepekaan suatu perangkat pada sisi penerima yang dijadikan ukuran threshold. Receiver Sensitivity menunjukkan besarnya sensitivitas penerima sebagai tolak ukur penerimaan sinyal yang ditransmisikan.

Receive Level Signal (Rx Level)

Receive Level Signal adalah tingkat sinyal yang diterima di perangkat penerima dan nilainya harus lebih besar dari sensitivitas perangkat panerima (Receive Sensitivity). Jika receive level signal lebih kecil nilainya dari sensitivitas penerima berarti sinyal yang dipancarkan tidak dapat diterima dengan baik oleh perangkat penerima. Secara matematis dinyatakan seperti pada persamaan berikut:

Rx level = EIRP FSL + GRx LRx

Dimana : GRx = Gain antena penerimaLRx = loss kabel antena penerima

Effective Isotropically Radiated Power (EIRP)

EIRP adalah total energi yang di keluarkan oleh sebuah access point dan antena. Saat sebuah Access Point mengirim energinya ke antena untuk di pancarkan, pengurangan besar energi akan terjadi di dalam kabel. Secara matematis dinyatakan seperti pada persamaan berikut :

EIRP = PTx LTx + GTx

Dimana : PTx = Daya pancar antena pemancarLTx = Loss kabel di antena pemancar

Redaman ( Loss)

Adapun beberapa redaman yang perlu diperhatikan antara lain : redaman propagasi, rugi-rugi konektor dan saluran transmisi. Beberapa energi sinyal akan hilang di kabel, di konektor atau pada perangkat lain, pada saat sinyal merambat dari radio ke antena. Hilangnya tergantung pada jenis kabel dan panjangnya. Kerugian sinyal untuk kabel coaxial pendek (tidak lebih dari satu meter) termasuk konektornya biasanya cukup rendah, yang berkisar antara 0.25- 0.5dB.

Propagasi Non Line Of Sight (NLOS)

Pada kondisi NLOS, sinyal akan sampai pada penerima setelah melalui pemantulan (reflection), pemencaran (scattering) dan pembiasan (difraction). Kondisi multipath ini akan memberikan perbedaan polarisasi, redaman, delay pancar dan ketidakstabilan dibandingkan dengan sinyal yang diterima secara langsung melalui direct path. Perhitungan loss propagasinya dapat dilihat pada persamaan:

Lpropagasi = Ld0 + 10 n log 10 (d/d0) + Lf + Lh + s (dB) (3)

Dimana :Ld0 = free path loss di d0d0 = 100 m (jarak referensi)n = path loss exponentd = jarak base station dan subscriberstation (m)Lf = faktor koreksi frekuensiLh = faktor koreksi tinggi antena penerimas = shadow fading komponenPerhitungan faktor koreksi frekuensi dapatdilihat dari persamaan:

Perhitungan faktor koreksi tinggi antena penerima dapat dilihat dari persamaan

Dimana : h = tinggi antena2 penerima Perhitungan path loss eksponen dapat dilihat dari persamaan

Dimana : hb= tinggi base station 10 m hb 80 m

Free Space Loss (FSL)

Redaman ruang bebas atau free space loss merupakan penurunan daya gelombang radio selama merambat di ruang bebas. Redaman ini dipengaruhi oleh besar frekuensi dan jarak antara titik pengirim dan penerima dimana pengaruh difraksi, refraksi, refleksi, absorbs maupun blocking dianggap tidak ada. Nilai free space loss dihitung dengan persamaan di bawah ini:

Lfs = 32,45 + 20 log d + 20 log f

dimana : Lfs = redaman ruang bebas ( dB )d = jarak antara antena pemancarke penerima (km)f = frekuensi (MHz)

Line of Sight (LOS)

Transmisi radio membutuhkan sebuah jalur kosong yang dibutuhkan oleh dua antena untuk saling berkomunikasi, ini dinamakan radio line of sight. Untuk mendapatkan daerah visual yang bersih pada sebuah line of sight, diantara 2 buah titik tersebut diusahakan tidak terdapat hambatan antara lain adalah bentuk tofografi contoh pegunungan, hutan, sudut permukaan bumi, gedung tinggi, rumah, bangunan-bangunan lain dan pohon seperti yang ditunjukkan dalam Gambar :

Fresnell Zone (Zona Fresnell)

Teori fresnel zone digunakan untuk menguantifikasi Radio Line of Sight. Bayangkan sebuah fresnel zone sebagai lorong berbentuk bola rugby dengan antena pemancar dan penerima di ujung-ujungnya. Beberapa orang menggunakan konsensus bahwa harus 80% dari fresnel Zone tidak ada yang menghalangi untuk memperoleh Radio LOS yang baik. Gambar berikut menunjukkan kondisi fresnel zone untuk mendapatkan kualitas link.

Untuk menyederhanakan kalkulasi radius dari fresnel zone, kita dapat menyederhanakan rumusnya menjadi:

R = 17,3 sqrt (d1 x d2 /fd) Dimana,R = radius dari fresnel zone dalam meterd = jarak antara dua titik dalam meterf = frekuensi dalam MHzketinggian antena adalah : tinggi penghalang +FZC

System Operating Margin (SOM)

Alasan utama menghitung Wireless Link budget adalah merancang dan membangun sebuah koneksi yang reliable. Sinyal gelombang mikro pada umumnya akan berinteraksi dengan banyak hal di lingkungannya seperti fading. Untuk mengalahkan efek fading dan menghasilkan koneksi yang bagus, setiap link gelombang mikro membutuhkan ekstra sinyal diatas minimum threshold receiver. Ekstra sinyal ini disebut fade margin atau sering juga disebut System operating margin (SOM) dimana batas minimal nilai SOM untuk perancangan sinyal yang baik bernilai 15 dBm.

DAFTAR PUSTAKA

http://repo.pens.ac.id/995/1/paper.pdf

http://repo.pens.ac.id/995/1/paper.pdf

http://elearning.d3ti.mipa.uns.ac.id/files/document/BAB_III_perhitungan_link_budger_pada_sistem_komunikasi_nirkabel.pdf

http://www.oke.or.id/wp-content/uploads/2012/10/Menghitung-Radio-Link-Budget.pdf