PROPOSAL PROYEK AKHIRTAHUN AJARAN 2010/2011

PENGUKURAN DAN PERHITUNGANPATH LOSS EKSPONEN UNTUK CLUSTER RECIDENCES,

CENTRAL BUSINESS DISTRIC (CBD), DAN PERKANTORANDI DAERAH URBAN

Oleh :Lina Mubarokah

7208030045

JURUSAN TELEKOMUNIKASIPOLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER2010

LEMBAR PENGESAHAN PROPOSAL PROYEK AKHIRTAHUN 2010/2011

PENGUKURAN DAN PERHITUNGANPATH LOSS EKSPONEN UNTUK CLUSTER RECIDENCES,

CENTRAL BUSINESS DISTRIC (CBD), DAN PERKANTORANDI DAERAH URBAN

Oleh :

LINA MUBAROKAH

NRP. 7208030045

Proposal Tugas Akhir ini Diajukan untuk Dilanjutkan sebagai Proyek Akhirdi

Jurusan Teknik Telekomunikasi – Politeknik Elektronika Negeri SurabayaInstitute Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

Disetujui Oleh :

Tim Penguji : Dosen Pembimbing :

1. ………………………. 1. ……………………….NIP. NIP.

2. ………………………. 2. ……………………….NIP. NIP.

3. ……………………….NIP.

Abstrak

Pathloss Eksponen merupakan penurunan level daya dari gelombang elektromagnet

yang disebabkan oleh beberapa hal, seperti free-space loss, reflaksi, difraksi, refleksi, dan

absorpsi. Pathloss dipengaruhi pula oleh kontur medan, kondisi lingkungan, udara sekitar,

jarak antara Transmitter dan Receiver, juga tinggi dan lokasi antena.

Pada daerah urban seperti pada cluster Perumahan (Recidences), Central Bussiness

Distric (CBD), dan perkantoran nilai pathloss sangat bervariasi pada tiap tempat. Untuk

itulah diperlukan data yang valid agar dapat dapat diperkirakan rugi-rugi lintasan yang

terjadi.

Dalam penelitian ini dilakukan pengukuran dan analisa terhadap nilai pathloss

eksponen. Pengambilan data dilakukan dengan metode drive test menggunakan handphone

Sony Erricsson K790i sebagai penerima sinyal yang telah terintegrasi dengan software

TEMS. Hasil data pengukuran tersebut kemudian diolah menggunakan software Matlab

7.10 untuk mendapatkan nilai pathloss eksponen fungsi jarak dengan model Okumura

Hata. Dari hasil pengolahan data kemudian dapat dianalisa seperti apa kondisi lingkungan

yang dapat mempengaruhi nilai level daya penerima dan mengetahui break point dalam

sistem komunikasi di daerah urban.

Hasil penelitian ini berupa nilai pathloss eksponen sesuai dengan kondisi daerah dari

masing-masing cluster. yang diharapkan dapat membantu praktisi telekomunikasi/provider

dalam menentukan letak strategis suatu BTS, link budget, serta dapat mengoptimalkan

level daya serta coverage area pemancar agar sinyal dapat diterima dengan baik oleh user

terutama yang berada di daerah urban.

Kata kunci : pathloss eksponen, urban, Okumura Hata

1. JUDUL PROYEK AKHIRPengukuran dan Perhitungan Pathloss Eksponen untuk Cluster Recidences, Central Bussiness Distric (CBD), dan Perkantoran di Daerah Urban (Surabaya)

2. RUANG LINGKUP Sistem Komunikasi Saluran Transmisi Teknik Modulasi Antena dan Propagasi

3. TUJUAN Mengukur level daya sebagai fungsi jarak dan kondisi lingkungan pada daerah

urban. Menghitung nilai pathloss eksponen di daerah urban. Menganalisa parameter pathloss berupa level daya fungsi jarak serta kondisi

lingkungan yang mempengaruhi nilai-nilai pathloss eksponen.

4. LATAR BELAKANGPathloss merupakan penurunan level daya yang terjadi akibat terjadinya free-space

loss, reflaksi, difraksi, refleksi, dan absorpsi. Padatnya lalu lintas telekomunikasi merupakan salah satu faktor penyebab lemahnya level daya seperti yang terjadi pada daerah urban. Pada cluster perumahan (Recidences), Central Bussiness Distric (CBD), dan perkantoran yang merupakan cakupan dari daerah urban nilai pathloss yang mempengaruhi kualitas dari telekomunikasi sangat bervariasi disetiap tempat. Maka dari itu diperlukan pengukuran dengan kondisi yang ada agar dapat memperkirakan rugi-rugi lintasan yang terjadi sehingga praktisi telekomunikasi dapat merencanakan suatu sistem yang mampu mengoptimalkan level daya pancaran dan men.

Pada proyek akhir ini akan dilakukan pengukuran dan perhitungan terhadap level daya yang dipengaruhi oleh jarak dan kondisi lingkungan sehingga menghasilkan nilai-nilai pathloss yang sesuai untuk daerah urban khususnya cluster Recidences, Central Bussiness Distric (CBD), dan perkantoran.

5. PERUMUSAN MASALAH DAN BATASAN MASALAH5.1 Perumusan Masalah

Permasalahan yang akan ditangani dalam proyek akhir ini adalah bagaimana menentukan metode pengambilan data untuk memperhitungkan nilai path loss eksponen pada kondisi lingkungan tertentu. Serta bagaimana memilih lokasi pengukuran yang memenuhi kriteria daerah urban agar mendapatkan nilai n (path loss eksponen) yang sesuai dengan kriteria tersebut.

5.2 Batasan Masalah • Pengukuran dilakukan hanya pada daerah urban untuk cluster Recidences, Central

Bussiness Distric, dan Perkantoran.• Pengukuran hanya diambil pada Base Station provider IM3.• Pengambilan data dilakukan dengan menggunakan handphone Sony Ericsson

K790i yang telah terintegrasi dengan software TEMS.• Perhitungan dan analisa nilai pathloss eksponen dilakukan pada software Matlab

7.10.

6. TINJAUAN PUSTAKA6.1 Penelitian Sebelumnya

Pada penelitian sebelumnya oleh Randy Cahya Wihandika telah dilakukan Pengukuran dan Analisa Pathloss Untuk Menentukan Breakpoint di Daerah Urban Menggunakan Model Okumura-Hata [1]. Penulis mengungkapkan bahwa pathloss yang berbanding langsung dengan jarak Tx-Rx dipengaruhi oleh kondisi lingkungan luar ruang seperti pada daerah urban (perkotaan) dengan banyak bangunan tinggi, rumah-rumah, beberapa pertokoan tinggi dan pohon tinggi besar yang padat penduduk. Hal tersebut mempengaruhi total daya yang diterima oleh antena. Peneliti menggunakan metode Okumura-Hata yang berdasarkan pada pengukuran-pengukuran yang dilakukan secara terus menerus di dalam dan di sekitar kota Tokyo pada ranah frekuensi 200 MHz dan 2 GHz. Hasil penelitian tersebut berupa grafik pathloss fungsi jarak untuk menentukan breakpoint.

. Pada proyek akhir ini akan dilakukan pengukuran dan perhitungan terhadap level daya yang dipengaruhi oleh jarak dan kondisi lingkungan menggunakan metode Okumura Hata. Hasil penelitian ini berupa nilai-nilai pathloss yang sesuai dengan kondisi daerah urban khususnya cluster Recidences, Central Bussiness Distric (CBD), dan perkantoran agar dapat membantu praktisi telekomunikasi/provider dalam menentukan letak strategis suatu BTS, link budget, serta dapat mengoptimalkan level daya serta coverage area pemancar agar sinyal dapat diterima dengan baik oleh user terutama yang berada di daerah urban.

6.2 Teori Penunjang6.2.1 Model Okumura Hata

Model OkumuraOkumura mengembangkan model empiris yang berasal dari studi propagasi radio yang luas di Tokyo. Hal ini diwakili oleh kurva yang berlaku untuk wilayah urban. Untuk daerah lain, Okumura telah memberikan faktor koreksi untuk tiga jenis medan:- Open Area : pedesaan/pedalaman(rural), dan daerah gurun pasir.- Quasi Open Area: Setara dengan pedesaan, jenis medan pedesaan. - Suburban area. Model Hata Model ini merupakan formulasi empiris path loss grafis data yang diberikan oleh Okumura. Hata menyajikan loss propagasi daerah urban sebagai formula standar dan persamaan koreksi untuk jenis area lain.

Model Okumura Hata ini berdasarkan pada pengukuran-pengukuran yang dilakukan secara terus menerus di dalam dan di sekitar kota Tokyo pada frekuensi 200 MHz sampai 2 GHz.

Parameter yang digunakan pada pengukuran model Okumura-Hata seperti :

Gambar 1 : Parameter pada Model Okumura-HataKeterangan :

· h(r) = tinggi antenna mobile station, diukur dari permukaan tanah (m)· d(m) = jarak mobile station dengan obstacle (m)· h(m) = tinggi obstacle, diukur dari permukaan tanah (m)· h(t) = tinggi antenna base station, diukur dari permukaan tanah (m)· d = jarak mobile station ke base station (m)· R = d x 103 (km)· f = frekuensi carrier (Hz)· fc = f x 106(MHz)· λ = panjang gelombang free space (m)

Penggunaan persamaan untuk menghitung nilai pathloss propagasi adalah sebagai berikut :

- Daerah Urban:Lpu = 69.55 + 26.16 log10f - 13.82 log10h(t) - a h(r) + [44.9+6.55 log10h(t)]Log10 d

...(1)Dimana : a h(r) [dB] = [11 log10(f) – 0,7] x h(r) – [ 1,56 log10(f) – 0,8 ]

Lpu : loss Propagasi pada dareah urban (dB)f : Frekuensi carrier (150 MHz ~ 1500 MHz)h(t) : Tinggi antenna Base Station (20 – 200 m)h(r) : Tinggi antenna Mobile Station(1m - 10 m)d : Jarak Tx-Rx (1m - 20 Km)

- Untuk kota kecil :

ah(r) = (1.1Log10 f - 0.7) h(r) – (1.56Log10 f - 0.8) (dB) …(2)

- Untuk kota besar :

ah(r) = 3.2 [Log10(11.75 h(r))] - 4.97 dB …(3)

dimana ah(r) adalah faktor koreksi. - Suburban area, standar formula Hatta pada persamaan (1) berubah menjadi:

Lps = Lpu – 2[log10 f/28]2 – 5.4 …(4)

dimana Lps = path loss (dB) pada suburban area. - Open Area:

persamaan (1) berubah menjadi : Lpo = Lpu - 4.78 [log10 f ]2 + 18.33 log10 f - 40.94 …(5)

dimana Lpo = path loss (dB) pada open area.

Contoh hasil grafik perhitungan nilai path loss pada daerah urban dengan f = 900 MHz; tinggi antena BTS 30m – 100m dan tinggi antena MS 1.5m adalah sebagai berikut:

Gambar 2. Path Loss versus Cell Radius untuk daerah urban pada f=900MHz, h(r)=1.5m

7. METODOLOGI7.1 Blok Diagram Penelitian

Set-up perangkatpengukuran

Menampilkan data hasilpengolahan berupa nilai-nilai

pathloss eksponen

7.2 Pengambilan Data7.2.1 Peralatan

Peralatan yang dipakai dalam pengukuran adalah: Handphone Sony Ericsson K790i GPS (Slobal Positioning System) Laptop yang telah terinstal Software TEMS Kabel data penghubung handphone dengan laptop Inverter dan terminal Mobil sebagai media pergerakan

MULAI

Melakukan pengukuran pada titik survey di daerah urban pada

masing-masing cluster

Pengolahan data pengukuran sebagai data input pada

MATLAB

Menganalisa hasil

SELESAI

7.2.2 Metode Pengambilan Data1. Sekenario Pengukuran

2. Drive TestDrive test merupakan proses pengukuran sistem komunikasi bergerak pada sisi

gelombang radio di udara yaitu dari arah pemancar/BTS ke MS/handphone atau sebaliknya, dengan menggunakan handphone yang didesain secara khusus untuk pengukuran seperti GPS yang terpasang dengan handphone. Drive Test digunakan untuk mengukur kualitas sinyal dan perbaikan masalah yang berhubungan dengan sinyal.

Gambar 3. Set-up pengukuran

3. Software TEMSa) Tipe-tipe TEMS dapat dibagi menjadi 3 yaitu sebagai berikut: TEMS Investigation

Digunakan untuk drive test di luar ruangan(outdoor). Mulai versi 4 sudah dapat digunakan untuk drive test dalam ruangan(indoor). Menggunakan GPS (Global Positioning System) sebagai alat navigasi dan plotting parameter pada rute drive test yang dilalui.

TEMS Light Digunakan untuk drive test indoor. TEMS Light merupakan versi penyederhanaan dari TEMS Investigation dengan menghilangkan beberapa fitur untuk mengurangi beban kerja dan konsumsi baterai komputer. Hal tersebut dilakukan karena saat itu komputer portable/laptop masih mempunyai keterbatasan perangkat dan baterai. Data logfile yang dihasilkan TEMS Light sama lengkapnya dengan yang dihasilkan oleh TEMS Investigation. Plotting parameter dilakukan secara manual karena GPS tidak dapat menerima sinyal dari satelit.

TEMS Automatic Digunakan untuk drive test outdoor. TEMS Investigation dan TEMS Light hanya bisa mengukur sisi downlink saja (dari arah BTS ke MS). Untuk uplink(dari MS ke BTS) TEMS Investigation dan Light tidak dapat mengukur karena alat pengukurnya hanya handphone. TEMS Automatic menggunakan sistem client-server untuk pengukuran uplink dan downlink. Client-nya menggunakan MTU (Mobile Test Unit) yang bekerja secara otomatis saat dinyalakan. Hasil pengukuran di MTU dikirim lewat GPRS ke server. Server akan menerima data dari MTU dan mengolahnya.

b) Mode TEMS pada pengambilan data adalah : Drive Test

Informasi yang ditampilkan didapat dari perangkat TEMS secara online. Untuk drive test dan perekaman / recording logfile. Kondisi peralatan ter-connect.

ReplayInformasi yang ditampilkan dibaca dari logfile. Dalam mode ini kita bisa replay logfile untuk inspeksi dan analisa. Kondisi peralatan tidak ter-connect.

Dua mode ini bekerja secara berlawanan. Saat TEMS dibuka maka secara otomatis dalam mode replay. Setelah peralatan connect maka mode berubah ke mode drive test dan akan kembali ke mode replay apabila peralatan di-disconnect. Jika logfile telah dibuka maka harus ditutup terlebih dahulu sebelum peralatan bisa di-connect kembali.

c) Pengoperasian software TEMS dapat dijelaskan sebagai berikut : Logfile

Merupakan file hasil rekaman (recording) drive test yang dapat kita replay di TEMS atau kita olah dengan alat pengolahan lainnya

Drive Test OutdoorPasang kabel data dan GPS ke komputerPasang HP pada kabel dataBuka TEMS Investigation

Aktifkan semua COMIdentify EquipmentConnect allCek status MS dan GPSStart RecordingBuat call, bisa menggunakan command sequenceJalan drive testStopDisconnectTutup TEMS InvestigationCabut kabel data, GPS dan hand phone

Command SequenceDigunakan untuk otomatisasi perintah, seperti VoiceContoh : menelpon ke nomor 123 selama 2 menit (120 detik) kemudian berhenti 5 detik kemuadian baru menelpon ke 123 lagi.

Dial : 111 Wait : 100End callWait : 5Properties -> Sequence Handling -> Repeat Cell File -> InfinityGPRSDial-up            HTTP LoadHang-up

d) Jenis pengukuran pada software TEMS adalah :- Voice : Idle, Dedicated- Data : Download file, dial up- Scan Frequency

e) Untuk membandingkan beberapa operator harus memenuhi syarat sebagai berikut :

- Konfigurasi kabel harus sama, apabila ke computer langsung harus semuanya ke computer, apabila ke USB hub harus ke USB hub semua.

- Tipe hand phone harus sama- Posisi harus sama

Gambar 4. Contoh tampilah pada software TEMS

7.2.3 Parameter PengukuranParameter yang digunakan untuk pengukuran adalah level daya fungsi jarak

……..d0 ……. d1 ……. d2 ……. d3 ...... dst

Gambar 4. Pengukuran mobile dari BTS ke MS

7.2.4 Lokasi Pengukuran

1. Cluster CBD

Lokasi pengukuran di Kedung doro

Gambar 5. Peta Pengukuran CBD Kedung Doro

Lokasi pengukuran di Perak

Gambar 6. Peta Pengukuran CBD Perak2.Cluster Residence

Lokasi pengukuran di Citraland

Gambar 7. Peta Pengukuran Residences Citraland3.Cluster Perkantoran

Lokasi pengukuran di sekitar Tunjungan dan Basuki Rahmat

Gambar 8. Peta Pengukuran Perkantoran Tunjungan & Basuki Rahmat7.2.5 Data Pengukuran

7.3 Pengolahan Data7.3.1 Perhitungan Nilai Pathloss Eksponen

Untuk mendapatkan nilai Pathloss digunakan persamaan Okumura-Hata pada daerah urban, yakni :Lpu = 69.55 + 26.16 log10f - 13.82 log10h(t) - a h(r) + [44.9+6.55 log10h(t)]Log10 d

...(1)Dimana : a h(r) [dB] = [11 log10(f) – 0,7] x h(r) – [ 1,56 log10(f) – 0,8 ]

Lpu : loss Propagasi pada dareah urban (dB)f : Frekuensi carrier (150 MHz ~ 1500 MHz)h(t) : Tinggi antenna Base Station (20 – 200 m)h(r) : Tinggi antenna Mobile Station(1m - 10 m)d : Jarak Tx-Rx (1m - 20 Km)

Free Space Loss berbanding lurus dengan kuadrat dari frekuensi operasi, sehingga free space loss pada pita 60/70/80/95/120 GHz jauh lebih tinggi dibandingkan losses pada pita 2,4 GHz atau 5 GHz yang tersedia pada banyak operasi WLAN.

Free space loss PLFS (dB) pada jarak referensi d0 (m) diberikan oleh :

PLFS=20 log10 (4πd0/λ) …(1)di mana λ adalah panjang gelombang (m). Rata‐rata path loss melalui jarak d (m)dapat ditentukan menggunakan model eksponen path loss berdasarkan Rekomendasi ITU‐R P.675 (ex‐CCIR) :

PL(d)= PLFS(d0)+10 n log10 (d/d0) …(2)di mana PL(d) adalah rata‐rata path loss (dB) pada jarak tertentu d dan n adalah lambang yang menggambarkan seberapa cepat path loss bertambah melalui pemisahan transmit dan receive antenna.

7.4 Analisa

7.5 Kesimpulan

8. HASIL YANG DIHARAPKAN

Hasil yang diharapkan pada proyek akhir ini adalah berupa nilai-nilai pathloss eksponen berdasarkan nilai level daya yang mewakili daerah urban untuk Cluster Recidences, CBD, dan Perkantoran.

9. RELEVANSIHasil dari penelitian ini diharapkan dapat digunakan untuk perencanaan perbaikan

dan optimasi kinerja jaringan komunikasi bagi praktisi telekomunikasi.

10. JADWAL KEGIATAN PENELITIAN

No KegiatanBulan ke

1 2 3 4 5

1 Pengambilan data

2 Pengujian data

3 Perencanaan program

4 Analisa

5 Pembuatan laporan

11. RINCIAN RENCANA ANGARANKategori Harga Per Unit Volume Jumlah

GPS Rp. 350.000,- 1 Rp. 350.000,-

Kabel Data Rp. 400.000,- 1 Rp. 400.000,-

Inverter dan terminal Rp. 450.000,- 1 Rp. 500.000,-

Handphone Sony Erricsson

K790iRp. 1.500.000,- 1 Rp. 1.500.000,-

Kertas A4 Rp. 33.000,- 2 Rp. 60.000,-

Penjilidan Buku Rp. 20.000,- 3 Rp. 60.000,-

Total Biaya Rp. 2.830.000,-

12. DAFTAR PUSTAKA

13. LAMPIRAN