2.2 DASAR TEORI
2.2.5 Perencanaan Coverage area
Perhitungan ini dibuat dengan tujuan mengetahui dimana sinyal dapat diterima dengan baik sehingga dapat menunjukan maksimum area yang dicakup oleh gateway. Pengukuran Link Budget kemudian pengukuran MAPL dan perhitunagn model propagasi yang digunakan.
2.2.5.1 Link Budget
Link budget digunakan untuk menghitung performasi jaringan pada media transmisi sinyal dari transmitter (Tx) ke receiver (Rx), dengan tujuan mendapat jangkauan wilayah dari cell berdasar nilai Maximum Allowable Path Loss (MAPL) untuk memperoleh Signal to Noise Ratio (SNR) minimum.[12]
Persamaan untuk memperoleh nilai MAPL untuk arah uplink maupun downlink sebagai berikut :
Downlink :
MAPL = EIRPDL - SUE – LNF – IMDL – Lpen – Lbody Loss + GEU Antena (2.1)
11
Uplink :
MAPL = EIRPUL – SeNB – LNF – IMUL – Lpen – Lbody Loss + GENB Antena + GEnbtma
(2.2) Keterangan :
MAPL = Maximum Allowable Path Loss EIRP = Equipment Isotropic Radiated Power SUE = Receiver sensitivity User Equipment (UE) SeNB = Receiver sensitivity eNodeB (BTS) LNF = log normal fading margin
IM = Interference margin G-Antena = antena gain
G-Shad = Gain Againtis shadowing Lpen = Penetration Loss
L body Loss = Body Loss
2.2.5.2 Pemodelan Pathloss
Pathloss adalah perbedaan antara daya pengiriman (dalam dB) dan daya penerimaan. Pathloss merupakan redaman level sinyal yang disebabkan oleh propagasi ruang bebas, refleksi, difraksi dan scattering. Pemodelan Pathloss merupakan suatu metode yang digunakan untuk mengukur suatu loss yang disebabkan oleh cuaca, kontur tanah dan lain-lain, agar tidak mengganggu arah pancar antar dua buah antena yang saling berhubungan.nilai Pathloss menunjukan level sinyal yang mengalami atenuasi yang disebabkan oleh propagasi free space seperti refleksi, difraksi, dan scattering. Pathloss digunakan untuk perhitungan Link Budget, ukuran cell, atau perencanaan frekuensi. faktor yang mempengaruhi nilai daya dan Pathloss diantaranya adalah jarak pengukuran antara Tx dan Rx, tinggi antena (Tx dan Rx), dan jenis area pengukuran.
2.2.5.3 Model Okumura-Hatta
Model perhitungan okumura hata berasal dari pengukuran di sekitar Tokyo pada tahun 1968. Problematika propagasi gelombang pada suatu daerah dengan menggunakan penyelesian analisis adalah hal yang tidak memungkinkan.
12
Sehingga digunakan cara pendekatan statistik yang dikemukakan oleh okumura.
Kemudian model okumura dikonversi dalam formula empiris yang kemudian dikenl sebagai model okumura-hata[13].
Berikut merupakan persamaan model Okumura-Hata :
Urban Area : 𝐿𝑑𝐵 = 𝐴 + 𝐵 𝑙𝑜𝑔10 𝑅 − 𝐸 (2.3) hm = Tinggi antena Mobile Station MS (m) fc = Frekuensi Carrier (MHz)
R = Jarak BS ke MS (km)
Maximum Allowable Path Loss (MAPL) merupakan suatu perhitungan nilai propagasi antar perangkat Base Station dan Mobile Station. MAPL memiliki dua sisi yang didapat dari perhitungan Uplink Link Budget dan Downlink Link Budget. Perhitungan MAPL digunakan untuk keperluan komunikasi antar user dalam cakupan suatu daerah. Nilai Uplink Link Budget digunakan untuk melihat nilai redaman maximum dari mobile station ke Base Station, Downlink Link Budget digunakan untuk melihat nilai redaman maximum dari Base Station ke Mobile Station. Berikut perhitungan nilai MAPL sesuai dengan jenis wilayah perencanaan.
𝑀𝐴𝑃𝐿 = 𝐿𝑑𝐵 𝑈𝑟𝑏𝑎𝑛 𝐴𝑟𝑒𝑎 (2.6)
13
𝑀𝐴𝑃𝐿 = 𝐿𝑑𝐵− 2 [𝑙𝑜𝑔 (𝑓
28)]2− 5.4 𝑆𝑢𝑏 𝑈𝑟𝑏𝑎𝑛 𝐴𝑟𝑒𝑎 (2.7) 𝑀𝐴𝑃𝐿 = 𝑃𝐿 − 4,78(log 𝑓)2 + 18,33 log 𝑓 − 40,94. -Rural Area (2.6) 2.2.6 Klasifikasi Wilayah Perencanaan
Dalam melakukan perencanaan wilayah perlu diketahui tipe daerah/wilayah yang akan disimulasikan. Terdapat tiga pembagian daerah diantaranya :
a. Urban Area : urban area merupakan daerah/ wilayh perkotaan dengan permukiman yang padat dan banyak gedung-gedung yang tinggi. Urban dibagi menjadi dua yaitu small to medium cities dan large cities. Perbedaan daerah urban small to medium cities dan large cities dilihat pada tinggi bangunan, lebar jalan, kepadatan penduduk urban area adalah sekitar 3000 ─ 6500 penduduk/Km2.
b. Sub-Urban Area : sub urban merupakan daerah yang memiliki kepadatan penduduk rendah, daerah sub urban biasa ditandai dengan pepohonan ditepi jalan raya, permukiman dekat dengan jalan raya namun tidak terlau padat.
Kepadatan penduduk pada sub –urban area adalah sekitar 300 ─ 3000 penduduk/Km2.
c. Open Area : daerah yang terbuka, tidak banyak gedung menjulang, dengan penduduk yang relatif rendah, open area biasanya didefinisikan sebagai pedesaan. Kepadatan penduduk pada open are adalah sekitar 0 ─ 300 penduduk/Km2.[14]
Kemudian untuk menentukan klasifikasi wilayah dapat menggunakan persamaan untuk menentukan kepadatan penduduk. Dengan persamaan sebagai berikut :
Luas Cell dapat diketahui dari persamaan berikut :
𝐿𝑐𝑒𝑙𝑙= 2.6 × 𝑅2 (2.9)
14
Kemudian total cell dapat diketahui melelui persamaan : 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑐𝑒𝑙𝑙 =𝐿𝑎𝑟𝑒𝑎
𝐿𝑐𝑒𝑙𝑙 (2.10) 2.2.7 Capacity Planning
Perencanaan jaringan berdasarkan kapasitas dilakukan untuk menentukan jumlah cell tau BTS yang diperlukan agar dapat mencakup seluruh user yang menggunakan jaringan seluler.[5] Kepadatan pengguna atau pelanggan potensial dapat ditentukan dengan membagi jumlah pengguna potensial dengan luas daerah pendimensian, dengan persamaan :
𝝈 = ∑ 𝑼𝒔𝒆𝒓 𝑷𝒐𝒕𝒆𝒏𝒔𝒊𝒂𝒍
𝑳𝒖𝒂𝒔 𝑫𝒂𝒆𝒓𝒂𝒉 (𝒌𝒎)𝟐 (2.11) Keterangan :
σ = Kepadatan pengguna potensial dalam suatu daerah (user/km2)
Forcasting user digunakan untuk memperkirakan jumlah penduduk di tahun ke -n berdasarkan data jumlah user tahun sebelumnya. Forcasting user dapat diketahui dengan rumus pertambahan penduduk sebagai berikut :
𝑈𝑛 = 𝑈0(1 + 𝐹𝑝)𝑛 (2.12) Keterangan :
U0 = Jumlah User saat perencanaan (jiwa) n = Jumlah tahun prediksi (1,2 dan 3 tahun) Fp = Faktor pertumbuhan pelanggan
15
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 SISTEM MODEL YANG DIGUNAKAN
Perancangan penelitian ini menggunakan suatu pemodelan untuk menganalisis kerja sistem LPWAN untuk mengukur coverage area melalui dua cmetode yaitu coverage planning dan capacity planning, perhitungan menggunakan model propagasi Okumura-hata, untuk simulasi yang diimplementasikan menggunakan Software Atoll. Nilai parameter yang akan di analisis adalah RSSI,SINR Troughput dan effective signal analysis.
3.2 PENGUKURAN DAN PELAPORAN DATA
Standar perencanaan dalam melakukan coverage area menggunakan LoRa meliputi parameter-parameter yang akan digunakan pada saat simulasi menggunakan Software Atoll. Parameter dianataranya seperti nilai MAPL, frekuensi kerja yang digunakan, kemudian model propagasi yang akan diterapkan dalam coverage planning untuk wilayah Cilacap, selain itu terdapat pula data pendukung seperti kondisi wilayah kemudian luas area perencanaan di kabupaten Cilacap.
Data untuk parameter yang dibutuhkan untuk coverage planning didapat penulis dari sumber terpercaya , kemudian sumber juga penulis cari dari paper dan jurnal-jurnal terpercaya dari penelitian yang sudah dilakukan.
3.3.1 Parameter Penelitian
Dalam melakukan perencanaan penulis menggunakan beberapa parameter yang digunakan untuk melakukan simulasi menggunakan Software Atoll.
Parameter-parameter seperti pada Tabel 3.2
Tabel 3. 1 Parameter Simulasi
No Parameter Keterangan
1 Frekuensi Frekuensi kerja yang digunakan 923 MHz
16
2 Jangkauan Jarak jangkauan antena adalah 23.98 km2
3 Antena Jenis antena yang digunakan adalah antena omni
4 Bandwidth Bandwidth diatur 125 KHz 5 Tinggi Antena BS Tinggi antena BS 35 m 6 Tinggi Antena MS Tinggi antena MS 2 m 7 Luas Wilayah Luas wilayah 973 km2
8 Luas Cell Luas cell gateway rata-rata 1805 km2 9 Jumlah Penduduk 933998 Orang[15]
Luas coverage area satu LoRa Gateway didapat dari perhitungan luas lingkaran karena jenis antena yang digunakan adalah antena Omni, untuk mengetahui kebutuhan LoRa gateway didapat dari perhitunagn luas wilayah perencanaan dibagi dengan luas jarak jangkauan antena yang selanjutnya dapat disimulasikan menggunakan Software Atoll.
3.3.2 Link Budget
Perhitungan Link Budget merupakan perhitungan yang dilakukan untuk memastikan bahwa level daya penerimaan lebih besar atau sama dengan level daya yang dikirimkan. Dengan tujuan untuk menjaga keseimbangan gain dan loss dari antena pemancar (Tx) ke antena penerima (Rx). Dalam membuat Link Budget dibutuhkan Pathloss, Pathloss digunakan sebagai sebuah perhitunagn besarnya nilai loss yang dapat mengganggu kualitas komunikasi antar dua buah antena yang terhubung, pengaruh terjadinya loss dapat karena cuaca atau iklim dan kontur tanah. Nilai Pathloss dapat digunakan selain untuk menghitung Link Budget dapat digunakan untuk menghitung luas sel dan perencanaan frekuensi.
Berikut merupakan Tabel Link Budget untuk menghitung besarnya nilai Pathloss yang dibutuhkan untuk melakukan perencanaan jaringan LoRa 923 MHz.
Tabel 3. 2 Downlink Link Budget
Transmitter eNodeB Satuan Nilai Kalkulasi
a Tx Power Frekuensi 923 MHz dBm 21 a
17
Tabel 3.1 Downlink Link Budget berisi beberapa nilai diantaranya ada Tx Power merupakan daya sinyal yang dipancarkan oleh antena transmitter ke antena receiver kemudian ada cable loss merupakan nilai loss yang terjadi di saluran kabel atau bisa juga terjadi pada konektor, nilai Tx antena gain berfungsi menguatkan sinyal setelah mengalami loss sebelum sinyal ditransmisikan. Nilai EIRP menunjukan nilai total energi yang dikeluarkan oleh access point dan antena.
Selanjutnya ada nilai Rx sensitivity menunjukan nilai kemampuan antena dalam menerima sinyal, Rx environment noise menunjukan nilai noise yang diterima antena receiver karena faktor lingkungan, Rx antena gain berfungsi menguatkan sinyal setelah ditransmisikan. Untuk mengetahui nilai Pathloss dapat dihitung dengan mengurangkan nilai Tx subtotal dengan nilai Rx subtotal.
Nilai Pathloss didapat menggunakan perhitungan model propagasi Okumura-hata, dengan ketentuan frekuensi pada model propagasi okumura-hata memiliki rentang antara 150 MHz -1500 MHz sehingga dapat digunakan dalam perencanaan jaringan LoRa dengan frekuensi kerja 923 MHz. Nilai Pathloss dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya jarak antena transmitter dengan antena receiver, ketinggian antena transmitter dan ketinggian antena transmitter dan jenis area dilakukan perencanaan jaringan juga mempengaruhi nilai Pathloss.
Nilai Pathloss digunakan dalam perhitungan model propagasi okumura-hata digunakan untuk mencari jarak tepat penempatan antena transmitter dan receiver
18
dan kemudian menjadi bahan untuk menentukan perhitungan luas coverage area dan jumlah cell yang dibutuhkan.
3.3 DESKRIPSI DAERAH PERENCANAAN
Gambar 3. 1 Kabupaten Cilacap.
Dalam melakukan perencanaan jaringan LoRa penulis memilih wilayah kabupaten cilacap. Cilacap merupakan salah satu kabupaten di Jawa tengah. Ibu kota Kabupaten Cilacap ada di kota Cilacap. Kabupaten Cilacap memiliki luas daerah kurang lebih 973 km2, kabupaten cilacap merupakan wilayah kabupaten terluas di Jawa Tengah dengan batas wilayah selatan Samudra Hindia, Utara berbatasan dengan Kabupaten Banyumas, Kabupaten Brebes, dan Kabupaten Kuningan Propinsi Jawa Barat, Timur berbatasan dnegan Kabupaten Kebumen dan Barat berbatasan dengan Kabupaten Ciamas dan kota banjar Propinsi Jawa Barat.
Kabupaten Cilacap memiliki Industri, Perguruan Tinggi, memiliki Bandara dan memiliki Pelabuhan. Penelitian ini dapat mendukung kemajuan teknologi untuk dapat mendukung perindustrian di Kabupaten Cilacap.
Wilayah Kabupaten Cilacap dikategorikan sebagai Urban area small to medium city. Dengan banyaknya Industri dan perguruan tinggi yang ada membuat daerah Kabupaten Cilacap cukup ramai dan banyak bangunan bangunan serta Pabrik-Pabrik yang dibangun untuk mendukung perkembangan wilayahnya.
19
3.4 ALUR PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahap yaitu tahap perancangan sistem, tahap pembuatan simulasi, tahap pengujian simulasi dan kemudian yang terakhir adalah tahap analisis dari hasil pengujian simulasi. Berikut ini merupakan Langkah-langkah proses penelitian skripsi dengan pengerjaan sesuai dengan pada Gambar 3.1
Gambar 3. 2 Alur Penlitian
20
Dalam melakukan penelitian dilakukan beberapa tahap penelintian diantaranya :
1. Studi literatur dilakukan penulis untuk mencari sumber-sumber referensi baik berupa tulisan, buku, arsip, artikel dan jurnal atau dokumen yang relevan untuk topik yang akan dikaji, sehingga informasi yang didapat dapat dijadikan referesi dan dapat dijadikan rujukan untuk memperkuat argumentasi penulisan yang ada. Penulisan teori-teori oleh penulis digunakan untuk mendukung penelitian. Diantaranya ada pengertian dari LPWAN, LoRa, kemudian pengertian tentang Software Atoll, kemudian dijelaskan pula Coverage planning dan capacity planning.
2. Perumusan masalah dilakukan dengan menyimpulkan latar belakang permasalahan dari sumber-sumber yang telah penulis kaji. Kemudian menciptakan sebuah gagasan yang menjadi tujuan untuk penelitian ini.
3. Perhitungan dasar coverage planning. Sebelum menghitung coverage palnning penulis melakukan peninjauan tentang luas area atau tipe area yang akan penulis simulasikan. Penulis melakukan penelitian di kabupaten cilacap dengan luas wilayah 973 km2. Perhitungan coverage planning sendiri menggunakan model Okumura-Hata kemudian untuk frekuensi menggunakan 923 MHz sesuai dengan ketentuan frekuensi yang diizinkan di Indonesia selanjutnya adalah menghitung MAPL menggunakan data yang sesuai dengan standar yang dikelurkan oleh LoRa alliance. Hasil dari perhitungan dilakukan untuk menentukan jumlah site yang akan dipakai untuk melakukan simulasi sesuai dengan luas area yang akan disimulasikan.
4. Simulasi coverage planning dan capacity planning menggunakan Software atoll. Simulasi dilakukan untuk mengetahui sudah sesuaikah hasil coverage dengan perhitungan yang dilakukan. Jika masih ada area yang belum ter-cover dapat dilakukan optimasi dengan cara menambahkan satu site untuk meng-cover area yang masih blank.
5. Hasil Simulasi menggunakan Software Atoll mendapatkan nilai RSRP, SINR , RSSI dan Troughput
6. Capacity evaluation evaluasi terhadap jaringan yang telah penulis rancang.
21
7. Analisis dan kesimpulan, analisis dilakukan sesuai dengan data parameter yang didapatkan saat melakukan simulasi, kemudian kendala yang terjadi saat simulasi kemudian penulisan kesimpulan dari simulasi yang dilakukan penulis.
3.5 JADWAL PENELITIAN
Tabel 3. 3 Jadwal penelitian
No Proses
kegiatan
Bulan dan Minggu
3 4 5 6 7 8
I II III IV I II III IV I II III IV I II III IV I II III IV I II 1 Identifikasi
masalah 2 Studi literatur 3 Perhitungan
Link Budget 4
Simulasi menggunakan Atoll
5 Analisis 6 Kesimpulan
22
DAFTAR PUSTAKA
[1] T. Istiana, R. Y. Mardyansyah, and G. . B. Dharmawan, “Kajian
Pemanfaatan IoT Berbasis LPWAN Untuk Jaringan Akuisisi Data ARG,”
Elektron J. Ilm., vol. 12, no. 1, pp. 1–6, 2020, doi: 10.30630/eji.12.1.155.
[2] M. K. dan Informasi, Peraturan Menteri Komunikasi dan Informatika Republik Indonesia No 13 tahun 2018 Tentang Tabel Alokasi Frekuensi Radio di Indonesia. 2018.
[3] M. Z. A. Pranggono, “Simulasi Perencanaan Coverage Area Sub Urban LPWAN (Low Power Wide Area Network) Di Banyumas Menggunakan Teknologi LoRa 915 MHz,” IT Telkom Purwokerto, 2020.
[4] R. Maulana, “Simulasi Perancangan Coverage Area Urban LPWAN Di Kabupaten Banyumas Menggunakan Teknologi LoRa 433 MHz,”
Purwokerto, 2020.
[5] M. B. Ginting, A. Hikmaturokhman, and M. A. Amanaf, “Perancangan Jaringan NB-IoT Menggunakan Standalone Frekuensi 900 MHz Di DKI Jakarta,” J. Telecommun. Electron. Control Eng., vol. 01, no. July, pp. 43–
52, 2019.
[6] E. Murdyantoro, I. Rosyadi, and H. Septian, “Studi Performansi Jarak Jangkauan Lora-Dragino Sebagai Infrastruktur Konektifitas Nirkabel Pada WP-LAN,” Din. Rekayasa, vol. 15, no. 1, p. 47, 2019, doi:
10.20884/1.dr.2019.15.1.239.
[7] T. M. Workgroup, Overview LoRa and LoRaWAN, no. November. 2015.
[8] P. M. K. dan Informatika, “Penggunaan Spektrum frekuensi Radio berdasarkan izin Kelas,” p. 22, 2019.
[9] Kamus Besar Bahasa Indonesia, vol. 4, no. 3. Jakarta: Pusat Bahasa Departemen Pendidikan Nasional, 2008.
[10] D. Sallyna, U. K. Usman, and M. A. Murti, “Perencanaan Jaringan Long Range ( LoRa ) Pada Frekuensi 920 MHz – 923 MHz Di Kota Bandung Long Range ( LoRa ) Network Planning With Frequency 920 MHz – 923 MHz In Bandung City,” E-Proceeding Eng., vol. 7, no. 1, pp. 1–8, 2020.
[11] D. Wirawangsa, A. H. S. Budi, and F. N. Sabri, “Perencanaan Jaringan Seluler GSM 1800 MHz,” Ina. J. Ind. Qual. Eng., vol. 8, no. 1, pp. 11–24, 2020, doi: 10.34010/iqe.v8i1.2766.
[12] S. I. Rezkika, S. Novalianda, and A. Ramadhan, “Analisis Kebutuhan Parameter Jaringan Lte Dengan Metropolitan Centre,” pp. 1–6, 2019.
[13] B. Alfaresi, M. V. E. Satya, and F. Ardianto, “Analisa Model Propagasi Okumura-Hata Dan Cost-Hata Pada Komunikasi Jaringan Wireless 4G Lte,” J. Ampere, vol. 5, no. 1, p. 32, 2020, doi:
10.31851/ampere.v5i1.4158.
23
[14] S. Ariyanti and D. Perdana, “Analisis Kelayakan Implementasi Teknologi LTE 1.8 GHz Bagi Operator Seluler di Indonesia,” Bul. Pos dan
Telekomun., vol. 1, no. 1, p. 63, 2015, doi: 10.17933/bpostel.2015.130105.
[15] B. P. S. K. Cilacap, “Kabupaten cilacap dalam angka,” p. xxiv + 196, 2020, [Online]. Available: https://cilacapkab.bps.go.id.