Perencanaan Sistem Link Radio Terestrial Ternate-Tobelo

3

LAPORAN TUGAS BESAR

PERENCANAAN SISTEM LINK RADIO TERESTRIAL
TERNATE-TOBELO

Disusun oleh :
SITTI HELIANA (611090061)
IDHAM FATHUROCHMAN (611091008)







LABORATORIUM GELOMBANG MIKRO
FAKULTAS ELEKTRO DAN KOMUNIKASI
INSTITUT TEKNOLOGI TELKOM
BANDUNG
2011


ABSTRAKSI

Komunikasi merupakan suatu kebutuhan pokok bagi manusia. Sehingga telekomunikasi memegang peranan penting dalam kehidupan manusia. Akhir dekade ini Dengan semakin majunya teknologi saat ini dalam bidang teknologi komunikasi terrestrial pengguna komunikasi khususnya komunikasi seluler meningkat tajam di berbagai belahan dunia begitupun Indonesia. Oleh karena itu dibutuhkan jaringan yang handal untuk melayani pengguna komunikasi seluler atau yang lebih kita kenal dengan pelanggan.
Sistem komunikasi radio yang dirancang menghubungkan Ternate dengan Tobelo yang keduanya berada di daerah Indonesia bagian timur. Daerah Ternate sampai Tobelo sendiri merupakan suatu daerah yang mempunyai salah satu dataran - dataran tertinggi di Indonesia, sehingga pembangunan sistem komunikasi radio di daerah ini menjadi suatu peluang atau pasar yang menguntungkan. Maluku dengan hutannya yang begitu luas dan memiliki perbukitan yang luas membuat kontur tanahnya menjadi bergelombang. Jarak Ternate-Tobero sendiri kurang lebih 124 km. Frekuensi yang digunakan 7 GHz, bandwidth sebesar 70 MHz, menggunakan STM-1 dengan bitrate sebesar 155,52 Mbps. Jumlah hop yang dibangun berjumlah 4.
Melihat banyaknya perusahaan asing yang ada di provinsi Maluku dan juga dengan pertumbuhan penduduknya, pembangunan sistem komunikasi radio Maluku-Tobelo diharapkan dapat mempermudah komunikasi sehingga berbanding lurus dengan pembangunan di daerah keduanya. Selain itu pendapatan yang besar dari sistem komunikasi radio yang dibangunpun bisa didapat.

Kata kunci : Komunikasi Radio Terrestrial, Jaringan, Pembangunan.





DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL
ABSTRAK . i
DAFTAR ISI . . ii
BAB I PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang Perancangan 1
I.2 Tujuan Perangcangan 1
I.3 Batasan Masalah 2
BAB II PERANCANGAN LINK KOMUNIKASI
II.1 Inisialisasi / kompilasi data awal 3
II.1.1 Deskripsi informasi data yang berkaitan dengan kondisi real
lapangan 3
II.1.2 Kaitan dengan strategi perancangan 3
II.2 Melakukan survey lapangan 4
II.3 Pemilihan spesifikasi perangkat 4
II.4 Site planning / perencanaan route 5
II.5 Power link budget 5
BAB III EVALUASI PERANCANGAN / KINERJANYA
III.1 Bandingkan apakah RSL > Pthreshold 16
III.2 Evaluasi Path unavaibility 17
III.3 Bandingkan FM rancangan dengan FM standart 17
III.4 Evaluasi apakah sistem dapat dijamin atau tidak 18
III.5 Perbaikan sistem (optimal) atau konfigurasi hasil rancangan akhir 19
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN PERENCANGAN
IV.1 Kesimpulan 20
IV.2 Saran 20
LAMPIRAN 21



BAB I
PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang Perancangan
Dewasa ini semakin meningkatnya permintaan atas akses data yang lebih cepat, mendorong dikembangkannya teknologi transfer data yang lebih handal. Penggunaan frekuensi yang lebih tinggi untuk mendapatkan bit rate yang lebih tinggi, dengan frekuensi yang tersedia sekalipun, penggunaan modulasi yang tepat sebenarnya dapat pula meningkatkan parameter bit rate.
Sebagai seorang calon engineer yang handal, diharuskan dapat memahami konsep dasar perencanaan radio terrestrial, mengetahui parameter-parameter dalam perencanaan sistem radio terrestrial, mampu menganalisis link radio terrestrial, dan mampu mengoptimalisasi link radio terrestrial.
Dalam perancangan kali ini kami membuat suatu link radio dengan ruang lingkup di daerah provinsi Maluku, yaitu antara kota Ternate dengan kota Tobelo. Proses perancangan ini didasarkan atas tugas besar praktikum teknik transmisi nirkabel yang diberikan diakhir praktikum teknik transmisi nirkabel. Sehingga harapan dari perancangan ini salah satunya adalah dapat menambah pengetahuan dan wawasan untuk ke depannya baik untuk pembaca

I.2 Tujuan Perancangan
Adapun tujuan dari perancangan sistem radio terrestrial ini adalah :
Mengetahui konsep dasar dalam perencanaan sistem radio terestrial
Mampu merancang sistem radio terestrial terkhusus untuk kota Ternate-Tobelo
Dapat merancang link radio terestrial dengan efektif dan ekonomis
Mampu menganalisa hasil perancangan dan kinerja sistem komunikasi/link radio terestrial.
Dapat mengkonfigurasikan sistem radio jika hasil kualitas yang diperolah tidak sesuai dengan karakteristik yang diharapkan sebelumnya.

I.3 Batasan Masalah
Batasan masalah yang diambil dari perancangan radio terrestrial yaitu :

Link radio terrestrial yang akan dibangun menghubungkan Kota Ternate – Tobelo
Jarak Ternate-Tobelo adalah kurang dari 124 km. (dilihat berdasarkan Google Earth)
Menggunakan link multi hop, dengan jarak maksimal satu hop adalah 50 km
Repeater yang digunakan adalah 2 buah
Modem yang dipakai adalah 8-PSK
Penentuan tinggi antena antara tinggi antenna pemancar, tinggi antenna penerima, dan repeater disesuaikan dengan kontur wilayah dan obstacle yang menghalangi TX - RX.












BAB II
PERANCANGAN LINK KOMUNIKASI

II.1. Inisialisasi / kompilasi data awal
II.1.1. Deskripsi informasi data yang berkaitan dengan kondisi real lapangan
Data koordinat lokasi end to end Tx-Rx sejauh 124 km, sehingga link tersebut berupa multi hop. Jarak 124 km ini didapat dari pengamatan peta di Google Earth.
Kontur wilayah antara kota Ternate dengan kota Tobelo ini tidak rata artinya terdapat dataran rendah dan dataran tinggi yang membentang di sepanjang jarak antar dua kota tersebut.
Dalam proses perancangan link radio terrestrial, dengan menggunakan Google Earth, jarak antar dua kota ditarik garis lurus, dengan maksud agar lebih efisien dalam instalasi dan pemeliharaannya.

II.1.2. Kaitan dengan strategi perancangan
Pada proses inisialisasi data ada beberapa hal yang harus diperhatikan, antara lain :
Data koordinat lokasi end to end Tx-Rx yang digunakan untuk menentukan jarak antar site. Dari jarak ini bisa ditentukan apakah link itu berupa single hop atau multi hop.
Menentukan kualitas link end to end yang diinginkan.
Mencari peta topografi yang akan digunakan untuk membuat path profile untuk masing-masing hop.
Menyesuaikan penggunaan modem sesuai dengan Bandwidth yang tersedia.
Menentukan spesifikasi perangkat yang akan digunakan dalam perancangan.
Menentukan Availability jaringan.
II.2. Melakukan Survey Lapangan
Dalam melakukan survey lapangan kita tidak turun langsung ke lapangan untuk melihat kondisi yang ada melainkan dengan melalui bantuan google earth untuk membuat suatu perancangan power link budget pada komunikasi terrestrial.
II.3. Pemilihan Spesifikasi Perangkat
Spesifikasi alat yang akan digunakan adalah sebagai berikut:
Bitrate yang akan ditransmisikan adalah STM-1 (155,52 Mbps).
Frekuensi operasi yang digunakan 7 GHz.
Sewa & perijinan tanah per tahun diasumsikan sama setiap daerah.
Sewa bandwidth 70 MHz.
Biaya bangun tower per meter.
Modem 8-PSK, ROF 0.2.
U/C (loss 3dB).
HPA 1 Watt.
BPF 2 (insertion loss 3 dB).
Total konektor (loss 1 dB).
Duplexer ( loss 2 dB).
Feeder ( loss 0,042 dB/m )
LNA yang digunakan mempunyai sensitivitas -125 dBm, gain 60 db, dan NF 4 dB
Antena 3 meter dengan η = 55%
D/C (Loss 3 dB)
Tinggi tower kurang dari 100 meter.
Availibility adalah 99% (hop 1, 2, 3)
Eb/ No standart yaitu 17 dB, di peroleh dari grafik BER terhadap modulasi yang digunakan.

II.4. Site Planning / Perencanaan Route
"Gambar topografi Ternate – Tobelo dengan jarak 124 km ( terlampir )".
Keterangan lampiran:
Jarak maksimal antara stasiun radio dengan repeater (1 hop) adalah 50 km sehingga untuk jarak 124 km antara Ternate - Tobelo dibutuhkan 3 hop dengan jarak masing-masing hop adalah:
Hop 1 : 49.8 km
Hop 2 : 32 km
Hop 3 : 34.1km
Penentuan letak menara dan tingginya disesuaikan dengan topografi bumi yang diasumsikan. Dalam perencanaan ini dilakukan di daerah Ternate - Tobelo. Berikut data yang didapat:
Transmitter : 387 mdpl
Repeater 1 : 164 mdpl
Repeater 2 : 393 mdpl
Receiver : 917 mdpl

II.5. Power Link Bugdet
II.4.1. Konfigurasi Umum Perangkat
Blok Pengirim (Tx)
Modem 8-PSK, ROF 0.2
U/C Loss 3 dB
HPA 1 Watt
Antena 3 meter dengan η = 55%
Blok Penerima (Rx)
Modem 8-PSK, ROF 0.2
LNA yang digunakan mempunyain Pth = -125, NF 4 dB
Antena 3 meter dengan η = 55%
D/C Loss 3 dB

II.4.2. Konfigurasi Link
"Gambar topografi Ternate - Tobelo dengan jarak 124 km ( terlampir )"
Keterangan awal :
Link : Ternate – Tobelo
BER : 10-7
Bitrate : 155,52 Mbps
Frekuensi : 7 GHz
Repeater : 2 buah
Jarak Tx/Rx dengan repeater atau repeater dengan repeater terlihat lebih jelas dibagian perhitungan link budget.
II.4.3. Perhitungan Link Budget
Hop 1 (Tx- Site A)







Penentuan Lokasi
Hkoreksi = 0.079xd1xd2k, dimana d1= 38.4 km d2 = 11.4 km
Hkoreksi= 26.00229 m
Fn = 17.3 (nfGhz d1xd2d), dimana f=7.2 Ghz, d=49.8 km, n=1
F1= 19.11539
Clearence= 0.6 F + Hkoreksi
Clearence= 37.47152 m
t= clearance+hobs, dimana hobs= 241 m
t= 278.4715 m
t=h1d2+h2d1d1+d2, dimana hTX=hRX yaitu sama dengan h
h1= htx+hmdpl1
h2= hrx+hmdpl2
h= 63.42333 m
Analisis
Parameter
Hop 1
LFS
143,59124
redaman feeder
0,042
loss feeder
3,2467196
Lconector
1
Lduplexer
2
Luplink
3
Loss perangkat (Ltx)
9,2467196
Loss Rx
9,2467196
Loss total
162,08468
Diameter antena
3
efisiensi antena
0,55
Gtx
44,542702
Grx
48,522001
avaibility
0,999
UnAv
0,001
a
2
b
0,25
x
26,677294
UnAv/x
0,00008
FM standar
40,9691
HPA
38,5
Prx (dBm)
-30,52
Pthreshold (dBm)
-80
FM perancangan
49,48003
bit rate
155,52
noise figure (dB)
0,95
NF (numerik)
1,2445146
Eb/No perancangan (dB)
150,61216
Eb/No standar
17
bandwidth (numerik)
62,208
bandwidth (dB)
47,938462
modulasi
3,000
alpha
0,200
K
-228,600
To
290,000
Tsistem numerik
360,90924
Tsistem (dB)
25,57398
Noise (dB)
-155,088
C/N perancangan
124,568
bit rate (dB)
13,466882
C/N standar
30,46688
Hop 2










Penentuan Lokasi
Hkoreksi = 0.079xd1xd2k, dimana d1= 17.9 km d2 =14.1 km
Hkoreksi= 14.99159 m
Fn = 17.3 (nfGhz d1xd2d), dimana f=6.9Ghz, d= 49.8 km, n=1
F1= 18.49621
Clearence= 0.6 F + Hkoreksi
Clearence= 26.08931 m
t= clearance+hobs, dimana hobs= 241 m
t= 350.0893 m
t=h1d2+h2d1d1+d2, dimana hTX=hRX yaitu sama dengan h
h1= htx+hmdpl1
h2= hrx+hmdpl2
h= 57.99243 m
Analisis

Parameter
Hop 2
LFS
139,3799814
redaman feeder
0,042
loss feeder
2,435682259
Lconector
1
Lduplexer
2
Luplink
3
Loss perangkat (Ltx)
8,435682259
Loss Rx
8,435682259
Loss total
156,2513459
Diameter antena
3
efisiensi antena
0,55
Gtx
44,1730338
Grx
48,61078687
avaibility
0,999
UnAv
0,001
a
2
b
0,25
x
6,782976
UnAv/x
0,00006
FM standar
42,2184875
HPA
38,5
Prx (dBm)
-24,9675252
Pthreshold (dBm)
-80
FM perancangan
55,0324748
bit rate
155,52
noise figure (dB)
0,95
NF (numerik)
1,244514612
Eb/No perancangan (dB)
156,1646123
Eb/No standar
17
bandwidth (numerik)
62,208
bandwidth (dB)
47,93846239
modulasi
3,000
alpha
0,200
K
-228,600
To
290,000
Tsistem numerik
360,9092374
Tsistem (dB)
25,57397998
Noise (dB)
-155,088
C/N perancangan
130,120
bit rate (dB)
13,46688208
C/N standar
30,4668821

Hop 3



Penentuan Lokasi
Hkoreksi = 0.079xd1xd2k, dimana d1= 22.5 km d2 =11.6 km
Hkoreksi= 15.50301 m
Fn = 17.3 (nfGhz d1xd2d), dimana f=7 Ghz, d= 49.8 km, n=1
F1= 18.09007
Clearence= 0.6 F + Hkoreksi
Clearence= 26.35705m
t= clearance+hobs, dimana hobs= 800 m
t= 826.357 m
t=h1d2+h2d1d1+d2, dimana hTX=hRX yaitu sama dengan h
h1= htx+hmdpl1
h2= hrx+hmdpl2
h= 87 m

Analisis
Parameter
Hop 3
LFS
140,057
redaman feeder
0,042
loss feeder
3,679588
Lconector
1
Lduplexer
2
Luplink
3
Loss perangkat (Ltx)
9,679588
Loss Rx
9,679588
Loss total
159,4162
Diameter antena
3
efisiensi antena
0,55
Gtx
44,29801
Grx
48,62306
avaibility
0,999
UnAv
0,001
a
2
b
0,25
x
8,326882
UnAv/x
0,00004
FM standar
43,9794
HPA
38,5
Prx (dBm)
-27,995
Pthreshold (dBm)
-80
FM perancangan
52,0048
bit rate
155,52
noise figure (dB)
0,95
NF (numerik)
1,244515
Eb/No perancangan (dB)
153,137
Eb/No standar
17
bandwidth (numerik)
62,208
bandwidth (dB)
47,93846
modulasi
3,000
alpha
0,200
K
-228,600
To
290,000
Tsistem numerik
360,9092
Tsistem (dB)
25,57398
Noise (dB)
-155,088
C/N perancangan
127,093
bit rate (dB)
13,46688
C/N standar
30,4669























BAB III
EVALUASI PERANCANGAN/KINERJANYA

III.1. Perbandingan Apakah RSL > Pthreshold
Salah satu parameter yang digunakan untuk mengetahui kualitas sistem komunikasi dengan baik yaitu membandingkan antara nilai Prx dengan Pth. Hasil perancangan dikatakan baik jika Prx > Pth. Untuk melihat hasil perancangan tersebut apakah baik atau tidak maka dilakukan analisa dengan membandingkan nilai Prx dengan Pth di tiap hop.
Perbandingan Prx dengan Pth:
Perbandingan Prx dengan Pth pada hop 1
Prx : -30,5dB
Pth : -80dB
Dari keterangan diatas, diketahui Prx > Pth maka sistem komunikasi hasil rancangan tidak perlu dikonfigurasi ulang
Perbandingan Prx dengan Pth pada hop 2
Prx : -24,9dB
Pth : -80dB
Dari keterangan diatas, diketahui Prx > Pth maka sistem komunikasi hasil rancangan tidak perlu dikonfigurasi ulang
Perbandingan Prx dengan Pth pada hop 3
Prx :-27,9dB
Pth : -80dB
Dari keterangan diatas, diketahui Prx > Pth maka sistem komunikasi hasil rancangan tidak perlu dikonfigurasi ulang




III.2. Evaluasi Path Unavaibility
Jadi dalam evaluasi path unavaibility itu merupakan suatu perbandingan antara daya sinyal pembawa yang diterima oleh antenna dengan daya derau thermal system. Pada evaluasi path unavaibility ini digunakan sebagai salah satu parameter untuk menunjukkan apakah system yang dirancang dikatakan bagus atau tidak, yaitu dengan membandingkan suatu nilai carries to noise total yang didapat dari perancangan masing-masing hop dengan carrier to noise standartnya. Jika C/N total > C/N standart, maka system yang dirancang dikatakan bagus.
Perbandingan antara C/N total dengan C/N standart:
C/N total = 124,568dB
C/N standart = 30,466dB
Dari keterangan diatas, diketahui C/N total > C/N standart maka sistem komunikasi hasil rancangan dapat dikatakan bagus sehingga tidak perlu dikonfigurasi ulang

III.3. Perbandingan FM perancangan dengan FM standart
Fading Margin merupakan suatu parameter sebagai cadangan daya dari suatu sinyal yang mengalami fluktuasi. Fading Margin ini biasanya digunakan sebagai parameter untuk menunjukkan apakah sistem yang dirancang dikatakan bagus atau tidak, yaitu dengan membandingkan FM perancangan dengan FM standart dimana jika FM perancangan > FM standart pada masing-masing hop maka sistem yang dirancang dikatakan bagus.
Perbandingan antara FM perancangan dengan FM standart:
FM perancangan : FM standart pada hop 1
FM perancangan = 49,48 dB
FM standart = 40,96dB
Dari keterangan diatas, diketahui FM perancangan > FM standart maka sistem komunikasi hasil rancangan dapat dikatakan bagus sehingga tidak perlu dikonfigurasi ulang
FM perancangan : FM standart pada hop 2
FM perancangan = 55,03dB
FM standart = 42,21dB
Dari keterangan diatas, diketahui FM perancangan > FM standart maka sistem komunikasi hasil rancangan dapat dikatakan bagus sehingga tidak perlu dikonfigurasi ulang
FM perancangan : FM standart pada hop 3
FM perancangan = 52,00dB
FM standart = 43,97dB
Dari keterangan diatas, diketahui FM perancangan > FM standart maka sistem komunikasi hasil rancangan dapat dikatakan bagus sehingga tidak perlu dikonfigurasi ulang
III.4. Evaluasi apakah sistem dapat dijamin atau tidak
Dari ketiga parameter yang digunakan untuk menentukan apakah sistem yang dirancang ini bagus atau tidak, ternyata hasilnya menunjukkan bahwa sistem ini layak untuk digunakan karena Prx>Pth, C/N perancangan>C/N standart, dan FM perancangan>FM standart.

III.5. Perbaikan sistem (optimal) atau konfigurasi hasil rancangan akhir
Perbaikan sistem perlu dilakukan jika link hasil perancangan belum dikatakan bagus dengan memperhatikan tiga parameter berikut ini:
Prx > Pth
FM perancangan > FM Standar
C/N perancangan > C/N standart
Ketiga parameter tersebut juga dipengaruhi oleh pemilihan spesifikasi perangkat, antara lain:
Pemilihan dimensi dan efisiensi antenna
Memilih perangkat yang lebih bagus penguatannya (LNA dan HPA)
Mengubah teknik modulasi
Memilih saluran transmisi dengan redaman kecil
Dalam perancangan sistem ini, hasil yang diperoleh dari ketiga parameter diatas membuktikan bahwa sistem ini tidak perlu dikonfigurasi lagi.










BAB IV
KESIMPULAN DAN SARAN PERANCANGAN

IV.1. Kesimpulan
Suatu link komunikasi dikatakan bagus jika memenuhi beberapa parameter berikut:
Prx > Pth
FM perancangan > FM standart
C/N total > C/N standart
Spesifikasi perangkat yang digunakan untuk membangun sistem komunikasi link radio terrestrial Ternate – Tobelo antara lain :
Bandwidth IF : 70 Mhz
Modem : 8-PSK
HPA : 1 watt
Feeder : 0.042 dB/m
LNA : Pth = -80 dBm ; NF = 0,038dB ; Gain = 40 dB
Antena : D: 3 m, : 55 %
IV.2. Saran
Waktu untuk pengerjaan tugas besar sebaiknya diperhitungkan lagi sehingga perancangan system dapat lebih maksimal.
Dalam Penjelasan Mengenai lebih di sosialisasi lagi dalam informasinya agar tidak terlalu membuat praktikan nantinya bingung.


LAMPIRAN

Daftar Harga Perangkat
Adapun daftar harga perangkat yang dipakai dalam perancangan meliputi:
Sewa perijinan tanah per tahun = Rp. 5.000.000
Sewa Bandwidth 70 MHz = Rp.150.000.000
Bangun tower per meter
210 m x Rp. 2.000.000 = Rp.420.000.000
Modem 8-PSK
x Rp. 3.500.000 = Rp. 7.500.000
Up converter loss 3 dB = Rp. 750.000
HPA 1 watt
x Rp. 8.000.000 = Rp. 16.000.000
Konektor
x Rp. 1.000.000 = Rp. 5.000.000
Duplexer
x Rp. 1.000.000 = Rp. 3.000.000
Feeder per meter
m x Rp. 90.000 = Rp. 69.535.500
LNA
2 x Rp. 3.000.000 = Rp. 6.000.000
Antena 3 m (eff 55%)
x Rp. 3.500.000 = Rp.14.000.000
Down converter loss 3 dB
BPF loss 3 dB = Rp. 2.000.000

TOTAL = Rp. 698.785.500


Peta perencanaan link terrestrial Ternate-Tobelo















Peta kontur daerah Ternate-Tobelo