Pengaruh Bentuk Antena Terhadap Pola Radiasi, Reuse, Gain Pada Sistem Komunikasi Bergerak
-
Upload
irfan-irawan-cbn -
Category
Documents
-
view
1.892 -
download
7
description
Transcript of Pengaruh Bentuk Antena Terhadap Pola Radiasi, Reuse, Gain Pada Sistem Komunikasi Bergerak
TUGAS MATA KULIAH
SISTEM KOMUNIKASI BERGERAK
HUBUNGAN BENTUK ANTENA TERHADAP BENTUK SEL, POLA
RADIASI, DAN REUSE FREKUENSI
Dosen: Bp. Iwan Hernawan, Ir.
Disusun oleh:
Irfan Irawan: 11221718
S1 FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO
JURUSAN TEKNIK TELEKOMUNIKASI
ISTN CIKINI
SEMESTER GANJIL
2011/2012
2
PEMBAHASAN
1.1 Konsep Komunikasi Nirkabel (Wireless Communication Concept)
Inti dari komunikasi nirkabel adalah sistem komunikasi yang menggunakan
frekuensi / spektrum radio, yang memungkinkan transmisi (pengiriman /
penerimaan) informasi (suara, data, gambar, video) tanpa menggunakan koneksi
fisik. Biasanya dibedakan dari sistem transmisi yang memerlukan koneksi fisik,
seperti kabel / kawat tembaga atau fiber optic. Bersifat tetap (fixed) atau bergerak
(mobile). Dan juga dibatasi oleh ketersediaan spektrum (pita frekuensi), karena
adanya interferensi jika digunakan bersama. Kemudian teknologi ini terus
berkembang sampai saat ini salah satunya adalah teknologi mobile (seluler).
1.2 Definisi Umum Sistem Seluler
Sistem komunikasi yang digunakan untuk memberikan layanan jasa
telekomunikasi bagi pelanggan bergerak disebut dengan sistem cellular
karena daerah layanannya dibagi-bagi menjadi daerah yang kecil yang disebut
sel (cell). Memiliki salah satu karakteristik yaitu pelanggan mampu bergerak
secara bebas di dalam area layanan, sambil berkomunikasi tanpa terjadi
pemutusan hubungan.
Pada awal pembentukan sistem selular dikenal dengan konsep konvensional,
dimana masih sederhana dalam pemodelanya yang memiliki karakteristik
antara lain, cakupan (Coverage) setiap sel sangat luas, daya pancar antena Base
3
Station (BS) besar, antena BS ditempatkan cukup tinggi, satu frekuensi digunakan
oleh satu sel.
Gambar. Arsitektur awal sistem komunikasi selular.
Gambar. Komunikasi Seluler Sistem Konvensional Gambar Sistem Saat Ini
Tidak bisa dipungkiri bahwa generasi awal sistem selular konvensional
ditemukan banyak kelemahan serta terdapat keuntungan diantaranya.
1.3 Kelemahan dan Keuntungan
Kapasitas kanal kecil, Interferensi adjacent channel, daya pancar tidak efisien
(boros), dan Mobile Station (MS) yang pindah sel harus memulai panggilan
baru (reinitiating call). Sedangkan keuntungan dari sistem ini adalah
desain sistem dan infrastruktur terhitung sederhana dan biaya awal cukup murah.
4
1.4 Coverage Area
Coverage sebuah sel kecil, daya pancar antena BS (Base Station) kecil, terjadi
pengulangan frekuensi (Frequency Reuse) , pemecahan sel (Cell Splitting), Hand-
Off dan pengontrolan terpusat, tergantung bentuk dan jenis antena.
Kekuatan antena untuk menerima atau mengirim sinyal dikenal sebagai gain atau
penguatan antena.Sedangkan satuan untuk mengukur penguatan antena adalah
dBi.
5
3
PNGERTIAN TEKNOLOGI DAN JENIS ANTENA
3.1 Antena Directional (Antena Pengarah)
Jenis antena ini digunakan pada sisi client dan mempunyai gain yang sangat tinggi
yang diarahkan ke Access Point. Atau istilah yang kita ketahui jenis antena ini
disebut antena narrow beamwidth, yaitu punya sudut pemancaran yang kecil
dengan daya lebih terarah, jaraknya jauh dan tidak bisa menjangkau area yang
luas, antena directional mengirim dan menerima sinyal radio hanya pada satu
arah. Jenis antena direktional seperti antena grid, dish “parabolic”, yagi, dan
antena sectoral. Contoh yang biasa digunakan dari jenis antena ini yaitu:
3.1.1 Yagi
Digunakan untuk jarak pendek karena penguatannya rendah. Dan mempunyai
penguatan antara 7 - 19 dBi
3.1.2 Antena Grid
Antena ini merupakan salah satu antena wifi yang populer. Sudut pola pancaran
antena ini lebih fokus pada titik tertentu sesuai pemasangannya.
6
3.1.3 Parabolic
Digunakan untuk jarak menengah/sedang dan mempunyai penguatan antara18 -
28 dBi
Contoh Antena Parabolic
Pola radiasi dari antena Parabolik
7
3.1.4 Sectoral
Mempunyai penguatan antara 10 - 19 dBi dan tingginya penguatan dikompensasi
dengan pola radiasi yang sempit dari 45 - 1800
3.1.5 Wajan Bolic
Jenis antenna ini sering digunakan di sisi client pada jaringan RT/RW-ne
3.2 Antena Omnidirectional
Biasanya antena jenis ini digunakan pada Access Point (AP). Antena jenis ini
mempunyai pola radiasi 360 derajat. Antena ini mempunyai sudut pancaran yang
besar (wide beam width) yaitu 3600. Dengan daya lebih meluas, jarak yang lebih
pendek tetapi dapat melayani area yang luas Omni antena tidak dianjurkan
pemakaian-nya, karena sifatnya yang terlalu luas sehingga ada kemungkinan
8
mengumpulkan sinyal lain yang akan menyebabkan interferensi. Antena
omnidirectional mengirim atau menerima sinyal radio dari semua arah secara
sama, biasanya digunakan untuk koneksi multiple point atau hotspot yang
mempunyai penguatan sangat rendah yaitu 3 - 10 dBi
Adapun jenis antena ini adalah :
3.2.1 Antena Omnidirectional dengan Polarisasi Vertical
Macamnya:
a) Antena Koaksial dan antena Brown
b) Antena Vertikal dengan penguatan tinggi
9
3.2.2 Antena Omnidirectional dengan Polarisasi Horizontal
Macamnya :
a) Antena Super Turnstile
b) Antena Super Gain
3.3 Karakter Antena
Ada beberapa karakter penting antena yang perlu dipertimbangkan dalam memilih
jenis antena untuk suatu aplikasi (termasuk untuk digunakan pada sebuah teleskop
radio), yaitu pola radiasi, directivity, gain, dan polarisasi. Karakter-karakter ini
umumnya sama pada sebuah antena, baik ketika antena tersebut menjadi peradiasi
atau menjadi penerima, untuk suatu frekuensi, polarisasi, dan bidang irisan
tertentu
3.3.1 Pola Radiasi
Pola radiasi antena adalah plot 3-dimensi distribusi sinyal yang dipancarkan oleh
sebuah antena, atau plot 3- dimensi tingkat penerimaan sinyal yang diterima oleh
sebuah antena. Pola radiasi antena dibentuk oleh dua buah pola radiasi berdasar
10
bidang irisan, yaitu pola radiasi pada bidang irisan arah elevasi (pola elevasi) dan
pola radiasi pada bidang irisan arah azimuth (pola azimuth).
Kedua pola di atas akan membentuk pola 3-dimensi. Pola radiasi 3-dimensi inilah
yang umum disebut sebagai pola radiasi antena dipol. Sebuah antena yang
meradiasikan sinyalnya sama besar ke segala arah disebut sebagai antena
isotropis. Antena seperti ini akan memiliki pola radiasi berbentuk bola Namun,
jika sebuah antena memiliki arah tertentu, di mana pada arah tersebut distribusi
sinyalnya lebih besar dibandingkan pada arah lain, maka antena ini akan memiliki
directivity Semakin spesifik arah distribusi sinyal oleh sebuah antena, maka
directivity antena tersebut. Antena dipol termasuk non-directive antena. Dengan
karakter seperti ini, antena dipol banyak dimanfaatkan untuk sistem komunikasi
dengan wilayah cakupan yang luas.
3.3.2 Gain
Gain (Directive Gain) adalah karakter antena yang terkait dengan kemampuan
antena mengarahkan radiasi sinyalnya, atau penerimaan sinyal dari arah tertentu.
Gain bukanlah kuantitas yang dapat diukur dalam satuan fisis pada umumnya
seperti watt, ohm, atau lainnya, melainkan suatu bentuk perbandingan. Oleh
karena itu, satuan yang digunakan untuk gain adalah desibel.
11
Tabel Besaran Gain Antena
Jenis Antena Gain
Grid
Gain signal 24dBi
Yagi Gain-nya rendah biasanya antara 7 sampai 15 dBi
Parabola Gain-nya bisa antara 18 sampai 28 dBi
Wajan Bolic
Sectoral Gain sekitar 10-19 dBi,
Omni Directional Gain-nya antara 3 sampai 10 dBi
3.3.3 Polarisasi
Polarisasi didefinisikan sebagai arah rambat dari medan listrik. Antena dipol
memiliki polarisasi linear vertikal. Mengenali polarisasi antena amat berguna
dalam sistem komunikasi, khususnya untuk mendapatkan efisiensi maksimum
pada transmisi sinyal. Tujuan mengenali polarisasi sinyal yang dipancarkan oleh
sebuah objek adalah untuk mempelajari medan magnetik dari objek tersebut.
Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pola radiasi, yang pertama
adalah Half Power Beam Width (HPBW), atau yang biasa dikenal sebagai
beanwidth suatu antena. Dalam astronomi radio, beamwidth adalah resolusi
12
spasial dari sebuah teleskop radio, yaitu diameter sudut minimun dari dua buah
titik yang mampu dipisahkan oleh teleskop radio tersebut. Secara teori,
beamwidth untuk antena yang berbentuk parabola dapat ditentukan.
Tabel Polarisai Antena
Jenis
Antena
Gambar Polarisasi
Grid
Yagi
Sectoral
13
Parabola
Wajan Bolic Mirip Dengan Polarisasi Parabola
Omni
Directional
3.4 Bentuk dan Ukuran Sel
Idealnya sel mempunyai bentuk lingkaran untuk daerah cakupannya dan BS
terletak pada pusat lingkaran tersebut. Dalam prakteknya untuk mendapatkan
bentuk lingkaran sangat sulit dilakukan. Hal ini disebabkan oleh adanya
faktor geografi daerah cakupan yang tidak teratur, dan juga jenis antena
yang digunakan ikut mempengaruhi bentuk cakupan sel, serta ada kalanya
daerah cakupan yang diinginkan tidak berbentuk lingkaran, sehingga bentuk
cakupan sel sebenarnya didekatkan dengan bentuk sel heksagonal.
14
Gambar Bentuk Heksagonal Sel dan Daerah Cakupan dalam Kenyataan.
Bentuk heksagonal paling mendekati bentuk ideal suatu lingkaran. Bentuk
heksagonal juga memudahkan untuk melakukan sektorisasi antena yang
dapat mencakup daerah yang lebih luas. Sel mempunyai ukuran yang besarnya
tergantung dari radius dan diameter sel tersebut. Berdasarkan ukurannya, sel
dibagi menjadi sel besar dengan ukuran ± 32 Km dan sel kecil dengan diameter ±
0,8 Km. Pemilihan ukuran sel harus mempertimbangkan kualitas transmisi,
kepadatan lalu lintas dan biaya. Radius sel yang besar akan menghemat
jumlah BS untuk sel sistem konvensional. Sel sistem selular
mencakup seluruh wilayah pelayanan, tetapi perlu daya pancar yang besar
disertai dengan kepadatan trafik yang relatif rendah.
Radius sel dapat diperkecil dengan mengurangi daya pancar. Dengan radius
sel yang kecil, kapasitas trafik yang dapat ditangani jaringan juga bertambah
besar. Akan tetapi perpindahan pelayanan antar sel (handoff) akan sering terjadi
karena kemungkinan pengguna bergerak keluar sel lebih besar.
15
Gambar. Pembagian Daerah Menjadi Sel-Sel
Menggunakan sekelompok sel (Cluster) untuk membagi spektrum frekuensi
ke dalam kanal yang berbeda.
Gambar. Pengelompokan Sel
3.5 Mengenal Pengulangan Frekuensi (Frequency Reuse)
Frekuensi atau grup frekuensi bisa dipergunakan pada sel yang terpisahkan
dengan jarak pengulangan yang cukup.
16
Gambar. Pengulangan Sel
Frequency reuse adalah pemakaian kembali kanal frekuensi yang sama pada sel
lain di lokasi yang berbeda. Frequency reuse dilakukan untuk meningkatkan
efisiensi alokasi frekuensi dan meningkatkan kapasitas sistem. Adapun latar
belakang frekuensi re-use antara lain.
- Keterbatasan alokasi frekuensi
- Keterbatasan area cakupan cell (coverage area).
- Menaikkan jumlah kanal.
- Membentuk cluster yang berisi beberapa cell.
- Co-channel interference
17
Inti dari konsep selular adalah konsep frequency reuse. Walaupun ada
ratusan kanal yang tersedia, bila setiap frekuensi hanya digunakan oleh satu
sel, maka total kapasitas sistem akan sama dengan total jumlah kanal. Dalam
penggunaan kembali kanal frekuensi diusahakan agar daya pemancar masing-
masing BS tidak terlalu besar, hal ini untuk menghindari adanya interferensi
akibat pemakaian kanal yang sama (Interference Co-Channel).
Jarak minimum frequensi reuse yang diperbolehkan, ditentukan oleh beberapa
faktor, yaitu jumlah sel yang melakukan frequency reuse, bentuk geografi suatu
wilayah, tinggi antena dan besarnya daya pemancar masing-masing base station.
Dalam hal ini jarak minimum frequency reuse dapat dicari dengan
rumus pendekatan teori sel hexsagonal, yaitu :
dimana :
D = Jarak minimum sel yang menggunakan kanal frekuensi yang sama.
R = Radius sel, dihitung dari pusat sel ke titik terjauh dalam sel.
K = Banyaknya sel per kelompok / pola sel / pola frequency reuse.
18
Gambar Frequency Reuse Group dengan K = 7.
Pola frequency reuse pada sistem selular menunjukan pengaturan pola tersebut
harus sebaik mungkin, hal ini untuk menghindari interferensi akibat adanya
penggunaan kanal yang berdekatan (Interference Adjacent Channel) dan
(Interference Co-Channel).
Besaran D/K disebut sebagai faktor reduksi kanal dengan frekuensi yang
sama. Besaran tersebut menentukan kualitas transmisi dalam perencanaan
sistem selular agar tidak terjadi interferensi co-channel. Dari persamaan juga
terlihat bahwa, jika jarak D semakin besar, maka jumlah kelompok sel akan
bertambah, sehingga interferensi co-channel akan berkurang, dengan catatan
daya pemancar pada BS tidak terlalu besar. Tetapi untuk pita frekuensi
yang sama, jumlah kanal/sel akan berkurang yang berarti kapasitas trafik per
sel akan lebih kecil.