BAB 3 METODE PENELITIAN
3.4 SKENARIO PENELITIAN
Penelitian ini menggunakan software optisystem 16 dengan desain jaringan Li-Fi Indoor Optical Wireless Link (LOS Model). Terdiri dari beberapa komponen seperti LED, Indoor LOS Channel, Opt Filt Signal dan PIN Signal Model yang beberapa bagian parameter nilainya menggunakan data yang akan diuji. Pada tabel 3.3 rancangan nilai penelitian dilakukan dengan panjang gelombang 400 nm, 470 nm, 550 nm, 570 nm, 620 nm dan 700 nm.
Tabel 3. 2 Rancangan Nilai Penelitian Frequency
Frequency Irradiance Angle Incidence Angle 400 nm 0,5 m - 12 m 400 nm 400 nm 20 deg dan 40 deg 20 deg dan 40 deg
Nilai yang diujikan pada penelitian ini berupa panjang gelombang dan jarak pada komponen LED, Indoor LOS Channel, Opt Filt Signal, dan PIN Signal Model. Penelitian ini menggunakan panjang gelombang yang bervariasi seperti 400 nm dengan gelombang cahaya yang dipancarkan berwarna violet, 470 nm dengan gelombang cahaya yang dipancarkan berwarna biru, 550 nm dengan gelombang cahaya yang dipancarkan berwarna hijau, 570 nm dengan gelombang cahaya yang dipancarkan berwarna kuning, 620 nm dengan gelombang cahaya
yang dipancarkan berwarna jingga dan 700 nm dengan gelombang cahaya yang dipancarkan berwarna merah. Masing-masing panjang gelombang diujikan dengan jarak 0,5 meter sampai dengan 12 meter. Pada tiap pengujian panjang gelombang dan jarak dilakukan pengambilan data yang diperlukan seperti OPM, SNR, BER dan Spectrum Analyzer. Nilai BER ditampilkan pada komponen BER Test set dengan syarat nilai BER yang baik menghasilkan nilai yang mendekati 0 dengan maksimal nilai bit error 1. Nilai SNR ditampilkan pada komponen PIN Signal Model dimana semakin tinggi nilai SNR yang didapatkan semakin bagus kualitas sinyal yang didapatkan. Nilai daya ditampilkan pada parameter visualisator seperti OPM Post Filter. Sedangkan nilai output Spectrum Analyzer ditampilkan pada parameter visualisator OSA Post Filter.
BAB 4
ANALISIS DAN PEMBAHASAN
4.1 PARAMETER PENELITIAN
Analisis simulasi sistem komunikasi Light Fidelity (Li-Fi) yang menggunakan Light Emitting Diode (LED) sebagai sumber cahaya dilakukan terhadap parameter nilai OPM, SNR, BER dan Spectrum Analyzer yang disimulasikan menggunakan optisystem 16. Analisis dilakukan pada panjang gelombang (wavelength) dan jarak (distance) penerima pada komponen LED, Indoor LOS Channel, Opt Filt Signal, dan PIN Signal Model. Panjang gelombang yang digunakan bervariasi yaitu 400 nm, 470 nm, 550 nm, 570 nm, 620 nm dan 700 nm dengan variasi jarak dimulai dari 0,5 meter sampai dengan 12 meter.
Variasi dari panjang gelombang dan jarak terhadap nilai OPM, SNR, BER dan Spectrum Analyzer digunakan untuk melihat kinerja jaringan sistem komunikasi Li-Fi. BER mempresentasikan jumlah terjadinya error tiap jumlah bit data yang terkirim pada sistem digital. Nilai BER yang baik akan menghasilkan nilai yang mendekati 0 pada hasil pengujian dengan maksimal nilai bit error 1. Nilai SNR akan mengikuti nilai BER yang dihasilkan dimana semakin tinggi nilai SNR yang didapatkan semakin bagus kualitas sinyal yang didapatkan.
4.2 PERHITUNGAN MENGGUNAKAN HUKUM LAMBERTIAN
Pada perhitungan Gain Concentrator sudut bidang pandang atau FOV (ψc) yang diujikan pada penilitian yaitu 90 deg. Nilai n menunjukkan indeks bias, dimana indeks bias yang digunakan didalam ruangan yaitu udara yang bernilai 1,0003. Nilai Tx Half Angle (ɸ1/2) yang digunakan 60, nilai Irradiance Angle (ɸ) yang digunakan 20 deg, nilai Incidence Angle (θ) yang digunakan 20 deg, nilai Detector Area (A) yang digunakan 2 cm2 dan nilai Distance (d) yang digunakan 0,5 meter sampai 12 m. Berikut perhitungan menggunakan Hukum Lambertian : 1. Perhitungan nilai m
m=
-
ln(cos∅ln212)
m=
-
ln(60)ln2m=1
2. Perhitungan Gain Concentrator dengan FOV 90 deg g(θ) = sinn2(ψ2
c) g(θ) = 1,0003sin(90)22 g(θ) =1,0006
3. Perhitungan Hloss pada jarak 0,5 meter Hloss
=
m+1 A2.π.d2 cosm ϕ .Ts θ .g θ .cos(θ) Hloss=
2.3,14.0,51+1 A2cos 20 . 20 .1,0006.cos(20) Hloss=45,02175Tabel 4. 1 Hasil Perhitungan Hloss jarak 0,5 meter sampai 12 meter Jarak (m) Hloss
1 11,25543
1,5 5,00241
2 2,81385
2,5 1,80087
3 1,25060
3,5 0,91881
4 0,70346
4,5 0,55582
5 0,45021
5,5 0,37208
6 0,31265
6,5 0,26640
7 0,22970
7,5 0,20009
8 0,17586
8,5 0,15578
9 0,13895
9,5 0,12471
10 0,11255
10,5 0,10209
11 0,09302
11,5 0,08510
12 0,07816
4.3 ANALISIS HASIL PENELITIAN
4.3.1 Analisis Pengaruh Panjang Gelombang LED terhadap Parameter Kinerja Daya Optis OPM Post Filter
Pengujian terhadap kinerja daya optis OPM Post Filter menggunakan parameter penelitian panjang gelombang (wavelength) dan jarak (distance). Pada penelitian ini terdapat dua variasi percobaan. Panjang gelombang yang digunakan yaitu 400 nm sampai dengan 700 nm dengan jarak yang digunakan dari 0,5 meter sampai dengan 12 meter. Pada percobaan pertama menggunakan variasi irradiance angle dan incidence angle 20 degree. Irradiance angle yaitu sudut yang dipancarkan sedangkan incidence angle sudut cahaya yang datang.
Analisis pada daya optis Optical Power Meter (OPM) dilakukan untuk mengukur, menentukan dan atau mendeteksi besar suatu daya dari cahaya pada komunikasi optik. Pada tabel 4.1 merupakan hasil daya optis pada OPM Post Filter, nilai daya optis untuk tiap panjang gelombang menghasilkan nilai yang tidak jauh berbeda atau tidak memiliki perbedaan yang signifikan dan relatif sama seperti pada jarak 0,5 meter dengan rata-rata -7,6 dBm, pada jarak 1 meter dengan rata-rata -13,6 dBm, pada jarak 1,5 meter dengan rata-rata -17,2 dBm, pada jarak 2 meter dengan rata-rata -19,7 dBm, pada jarak 2,5 dengan rata-rata -21,6 dBm, pada jarak 3 meter dengan rata -23,2 dBm, pada jarak 3,5 meter dengan rata -24,5 dBm, pada jarak 4 dengan rata -25,7, pada jarak 4,5 dengan rata-rata -26,7 dBm sampai dengan jarak 12 meter dengan rata-rata-rata-rata -35,2 dBm. Nilai daya optis pada OPM Post Filter dari hasil pengujian menggunakan variasi irradiance angle dan incidence angle 20 deg pada simulasi jaringan Li-Fi ditunjukkan pada tabel 4.1.
Tabel 4. 2 Hasil Daya Optis OPM Post Filter Irradiance Angle dan Incidence Angle20 Deg
Jarak (m)
Nilai Daya Optis Post Filter (dBm)
400 nm 470 nm 550 nm 570 nm 620 nm 700 nm 0,5 -7651 -7,671 -7,662 -7,639 -7,647 -7,644
1 -13,687 -13,673 -13,688 -13,682 -13,678 -13,681 1,5 -17,187 -17,202 -17,207 -17,188 -17,189 -17,206 2 -19,703 -19,681 -19,709 -19,702 -19,68 -19,699 2,5 -21,63 -21,638 -21,654 -21,654 -21,655 -21,637 3 -23,222 -23,209 -23,23 -23,213 -23,222 -23,235 3,5 -24,571 -24,552 -24,565 -24,563 -24,562 -24,567 4 -25,71 -25,728 -25,73 -25,73 -25,707 -25,71 4,5 -26,748 -26,727 -26,747 -26,75 -26,76 -26,748
5 -27,669 -27,662 -27,666 -27,67 -27,66 -27,671 5,5 -28,494 -28,494 -28,478 -28,493 -28,484 -28,5
6 -29,25 -29,246 -29,263 -29,247 -29,259 -29,242 6,5 -29,94 -29,928 -29,95 -29,957 -29,94 -29,954 7 -30,592 -30,593 -30,583 -30,583 -30,57 -30,592 7,5 -31,192 -31,197 -31,176 -31,188 -31,181 -31,169 8 -31,748 -31,742 -31,763 -31,748 -31,751 -31,735 8,5 -32,273 -32,249 -32,253 -32,276 -32,262 -32,29
9 -32,774 -32,764 -32,776 -32,771 -32,77 -32,778 9,5 -33,24 -33,221 -33,24 -33,222 -33,221 -33,233 10 -33,692 -33,677 -33,669 -33,692 -33,696 -33,669 10,5 -34,091 -34,112 -34,119 -34,115 -34,104 -34,106 11 -34,515 -34,49 -34,505 -34,513 -34,504 -34,492 11,5 -34,889 -34,896 -34,906 -34,89 -34,879 -34,904 12 -35,272 -35,27 -35,261 -35,269 -35,265 -35,272
Gambar 4. 1 Grafik Daya Optis OPM Post Filter Irradiance Angle dan Incidence Angle20 Deg
Pada gambar 4.1 menunjukkan grafik dari daya optis OPM Post Filter pada sistem komunikasi Li-Fi, nilai redaman/loss yang didapatkan mengalami penurunan pada tiap penambahan jarak yaitu dari jarak 0,5 meter sampai dengan 12 meter. Nilai daya terbesar yang didapatkan setelah dilakukan filter yaitu -7,6 dBm pada jarak 0,5 meter, sedangkan nilai daya terkecil yang didapatkan setelah dilakukan filter yaitu -35,2 dBm pada jarak 12 meter.
Tabel 4. 3 Hasil Daya Optis OPM Post Filter Irradiance Angle dan Incidence Angle40 Deg
Jarak (m)
Nilai Daya Optis OPM Post Filter (dBm)
400 nm 470 nm 550 nm 570 nm 620 nm 700 nm 0,5 -9.443 -9.445 -9.441 -9.445 -9.448 -9.442
1 -15.447 -15.448 -15.446 -15.449 -15.466 -15.465 1,5 -18.983 -18.977 -18.978 -18.98 -18.991 -18.968 2 -21.46 -21.456 -21.466 -21.468 -21.448 -21.47 2,5 -23.416 -23.413 -23.241 -23.428 -23.419 -23.424
3 -24.989 -24.984 -25.007 -25.007 -24.992 -25.007 3,5 -26.336 -26.336 -26.34 -26.341 -26.337 -26.35
4 -27.506 -27.499 -27.502 -27.501 -27.501 -27.499 4,5 -28.507 -28.509 -28.529 -28.525 -28.522 -28.533 5 -29.44 -29.44 -29.428 -29.432 -29.44 -29.443 5,5 -30.269 -30.252 -30.263 -30.272 -30.249 -30.268 6 -31.021 -31.007 -31.012 -31.024 -31.009 -31.029 6,5 -31.723 -31.724 -31.721 -31.716 -31.728 -31.722 7 -32.359 -32.35 -32.365 -32.369 -32.357 -32.375 7,5 -32.966 -32.956 -32.941 -32.964 -32.952 -32.953 8 -33.528 -33.528 -33.528 -33.525 -33.518 -33.522 8,5 -34.049 -34.044 -34.054 -34.047 -34.031 -34.037 9 -34.527 -34.526 -34.548 -34.546 -34.534 -34.559 9,5 -35.014 -35.006 -35.017 -34.996 -35.005 -35.011 10 -35.446 -35.457 -35.463 -35.462 -35.456 -35.454 10,5 -35.882 -35.882 -35.894 -35.895 -35.876 -35.874 11 -36.275 -36.289 -36.29 -36.284 -36.288 -36.275 11,5 -36.656 -36.685 -36.672 -36.663 -36.662 -36.656 12 -37.043 -37.04 -37.044 -37.026 -37.044 -37.052
Pada tabel 4.2 merupakan hasil daya optis pada OPM Post Filter menggunakan variasi irradiance angle dan incidence angle 40 degree. Nilai daya optis untuk tiap nilai panjang gelombang menghasilkan nilai yang tidak jauh berbeda atau tidak memiliki perbedaan yang signifikan dan relatif sama seperti pada percobaan pertama dengan irradiance angle dan incidence angle 20 deg.
Seperti pada jarak 0,5 meter dengan rata-rata -9,4 dBm, pada jarak 1 meter dengan rata-rata -15,4 dBm, pada jarak 1,5 meter dengan rata-rata -18,9 dBm, pada jarak 2 meter dengan rata-rata -21,46 dBm, pada jarak 2,5 dengan rata-rata -23,4 dBm, pada jarak 3 meter dengan rata -24,9 dBm, pada jarak 3,5 meter dengan rata -26,3 dBm, pada jarak 4 dengan rata -27,5, pada jarak 4,5 dengan rata-rata -28,5 dBm sampai dengan jarak 12 meter dengan rata-rata-rata-rata -37 dBm.
Gambar 4. 2 Grafik Daya optis OPM Post Filter Irradiance Angle dan Incidence Angle40 Deg
Pada jarak 0,5 meter sampai dengan jarak 12 meter tiap panjang gelombang dengan irradiance angle dan incidence angle 40 deg mengalami penurunan 1,8 dB dibandingkan pada percobaan pertama dengan irradiance angle dan incidence angle 20 deg. Nilai daya optis terbesar yang didapatkan yaitu -9,4 dBm pada jarak 0,5 meter, sedangkan nilai daya optis terkecil yang didapatkan yaitu -37 dBm pada jarak 12 meter. Nilai redaman/loss yang didapatkan mengalami penurunan
digunakan maka redaman/loss yang didapatkan akan semakin tinggi dan kualitas transmisi semakin menurun.
4.3.2 Analisis Pengaruh Panjang Gelombang LED terhadap Parameter Kinerja Signal to Noise Ratio (SNR)
Dilakukan pengujian terhadap nilai SNR sebagai parameter unjuk kerja terhadap simulasi Li-Fi. Pada Tabel 4.3 menunjukkan nilai SNR hasil pengujian menggunakan variasi irradiance angle dan incidence angle 20 deg. Nilai SNR tertinggi didapatkan pada masing-masing panjang gelombang dengan rata-rata 58,4 dB. Pada panjang gelombang 400 nm didapatkan nilai SNR 58,44339 dB, panjang gelombang 470 nm didapatkan nilai SNR 58,40530 dB, panjang gelombang 550 nm didapatkan nilai SNR 58,42299 dB, panjang gelombang 570 nm didapatkan nilai SNR 58,46955 dB, panjang gelombang 620 nm didapatkan nilai SNR 58,45227 dB dan panjang gelombang 700 nm didapatkan nilai SNR 58,45937 dB.
Semakin tinggi nilai SNR semakin bagus kualitas yang didapatkan.
Semakin besar nilai BER mendekati 1, nilai SNR yang didapatkan akan semakin kecil, hal ini dikarenakan semakin banyak kesalahan pada bit yang dikirimkan.
Sedangkan nilai SNR yang baik pada skema modulasi OOK yaitu 13,6 dB untuk tiap panjang gelombang. Pada tabel diatas, nilai SNR untuk tiap panjang gelombang menghasilkan nilai yang tidak jauh berbeda seperti pada jarak 0,5 meter dengan rata-rata 58,4 dB, pada jarak 1 meter dengan rata-rata 46,3 dB, pada jarak 1,5 meter dengan rata-rata 39,3 dB, pada jarak 2 meter dengan rata-rata 34,3 dB, pada jarak 2,5 meter dengan rata-rata 30,5 dB, pada jarak 3 meter dengan rata-rata 27,3 dB, pada jarak 3,5 meter dengan rata-rata 24,7 dB, pada 4 meter dengan rata-rata 22,4 dB, pada jarak 4,5 meter dengan rata-rata 20,4 dB, pada jarak 5 meter dengan rata 18,6 dB sampai dengan jarak 12 meter dengan rata-rata 4,5 dB.
Pada tabel 4.3 jarak jangkauan maksimal yang memenuhi kualitas nilai SNR yang baik pada panjang gelombang 400 nm, 470 nm, 550 nm, 570 nm, 620 nm, dan 700 nm sejauh 6,5 meter dengan nilai rata-rata SNR 14,2 dB.
Tabel 4. 4 Hasil Nilai SNR dengan Irradiance Angle dan 0,5 58,44339 58,4053 58,42299 58,46955 58,45227 58,45937
1 46,38042 46,40833 46,37837 46,38737 46,39813 46,39292 1,5 39,39318 39,36205 39,35143 39,39146 39,38954 39,35483 2 34,37849 34,42158 34,36716 34,38053 34,42398 34,38666 2,5 30,54637 30,53051 30,49921 30,50019 30,49828 30,5332
3 27,38979 27,41681 27,37422 27,4076 27,38899 27,36527 3,5 24,72528 24,76397 24,73834 24,74034 30,50733 24,73428 4 22,48434 22,44727 22,44583 22,44451 22,48825 22,48442 4,5 20,45135 20,49257 20,4523 20,448 20,4276 20,4515
5 18,65552 18,67075 18,6631 18,65424 18,67406 18,65244 5,5 17,05746 17,05781 17,08837 17,0594 17,07755 17,04567 6 15,60225 15,61007 15,57762 15,6086 15,6448 15,6171 6,5 14,2805 14,3042 14,26287 14,24939 14,28221 14,25647
7 13,04458 13,04176 13,06014 13,05939 13,08485 13,04506 7,5 11,91294 11,94702 11,94303 11,92136 11,93437 11,95682 8 10,87536 10,88492 10,84721 10,87382 10,86928 10,89783 8,5 9,90247 9,94574 9,93661 9,89588 9,92281 9,86958
9 9,02483 8,99959 8,98426 8,989 8,96914 8,95841 9,5 8,13416 8,16928 8,13405 8,12539 8,1367 8,10508 10 7,32697 7,34884 7,31521 7,33626 7,32662 7,354 10,5 6,60138 6,57397 6,57347 6,56778 6,56995 6,56368
11 5,89734 5,87158 5,86984 5,90782 5,88151 5,89514 11,5 5,2172 5,19086 5,18198 5,21369 5,22908 5,1847
12 4,55313 4,56101 4,55527 4,55652 4,54875 4,55172
Gambar 4. 3 Grafik Nilai SNR dengan Irradiance Angle dan Incidence Angle20 Deg
Pada gambar 4.3 semakin jauh jarak yang digunakan pada sistem komunikasi Li-Fi, semakin kecil nilai SNR yang dihasilkan. Tetapi besarnya nilai panjang gelombang LED terhadap jarak penerima tidak berpengaruh signifikan terhadap SNR. Rentang nilai SNR yang didapatkan pada tiap panjang gelombang terhadap jarak penerima tidak terlalu jauh berbeda. Hal ini disebabkan oleh daya optis pada OPM untuk tiap panjang gelombang LED yang digunakan sama.
Pada percobaan kedua menggunakan variasi irradiance angle dan incidence angle 40 deg. Nilai SNR dari hasil pengujian menggunakan variasi irradiance angle dan incidence angle 40 deg pada simulasi jaringan Li-Fi ditunjukkan pada tabel 4.6.
Tabel 4. 5 Hasil Nilai SNR dengan Irradiance Angle dan Incidence Angle40 Deg
Nilai SNR untuk tiap panjang gelombang menghasilkan nilai yang tidak Jarak
(m)
Nilai SNR
400 nm 470 nm 550 nm 570 nm 620 nm 700 nm
0,5 54.86232 54.85731 54.8652 54.85757 54.85241 54.86341 1 42.8656 42.86416 42.86781 42.86235 42.82683 42.83025 1,5 35.81164 35.82425 35.82308 35.81805 35.79745 35.80766 2 30.88423 30.89255 30.87294 30.86916 30.83004 30.86535 2,5 27.0072 27.01292 27.03048 26.98287 27.00044 26.9918
3 23.90277 23.91284 23.86647 23.86394 23.89674 23.864 3,5 21.25674 21.25695 21.24947 21.2469 21.25555 21.22887
4 18.97394 18.98736 18.97959 18.98321 18.98375 18.98679 4,5 17.03139 17.02952 16.99088 16.99795 17.00404 16.98022 5 15.27297 15.23566 15.25813 15.25134 15.23593 15.23297 5,5 13.66031 13.68703 13.6661 13.65091 13.69447 13.65751 6 12.26794 12.25954 12.25141 12.22945 12.25769 12.22019 6,5 10.92111 10.91882 10.92535 10.93452 10.91042 10.92206
7 9.74287 9.76072 9.73281 9.72445 9.74679 9.71434
7,5 8.67313 8.64932 8.67802 8.63596 8.65669 8.65614
8 7.62285 7.61588 7.61464 7.6203 7.63303 7.6259
8,5 6.6852 6.69431 6.67508 6.68863 6.71518 6.70558
9 5.8419 5.84377 5.80556 5.80832 5.82848 5.78644
9,5 4.99465 5.0094 4.9897 5.0259 5.01011 4.9995
10 4.22718 4.23601 4.22593 4.22747 4.23682 4.23914 10,5 3.51794 3.51748 3.4985 3.49717 3.52809 3.53135
11 2.8641 2.84151 2.83839 2.84748 2.8433 2.8648
11,5 2.24147 2.19365 2.21533 2.22987 2.23106 2.23898
12 1.61734 1.62215 1.6155 1.6443 1.61596 1.60284
meter dengan rata-rata 42,8 dB, pada jarak 1,5 meter dengan rata-rata 35,8 dB, pada jarak 2 meter dengan rata-rata 30,8 dB, pada jarak 2,5 meter dengan rata-rata 27 dB, pada jarak 3 meter dengan rata-rata 23 dB, pada jarak 3,5 meter dengan rata-rata 21,2 dB, pada 4 meter dengan rata-rata 18,9 dB, pada jarak 4,5 meter dengan rata-rata 17 dB, pada jarak 5 meter dengan rata-rata 15,2 dB sampai dengan jarak 12 meter dengan rata-rata 1,6 dB.
Jarak jangkauan maksimal yang memenuhi kualitas nilai SNR yang baik pada panjang gelombang 400 nm, 470 nm, 550 nm, 570 nm, 620 nm, dan 700 nm sejauh 5,5 meter dengan nilai rata-rata SNR 13,6 dB. Apabila disajikan dalam bentuk grafik seperti pada gambar 4.4.
Gambar 4. 4 Grafik Nilai SNR dengan Irradiance Angle dan Incidence Angle40 Deg
Pada gambar 4.4 semakin jauh jarak yang digunakan pada sistem komunikasi Li-Fi, semakin kecil nilai SNR yang dihasilkan. Dengan menggunakan irradiance angle dan incidence angle 40 deg, nilai pada panjang gelombang LED tidak berpengaruh signifikan terhadap SNR. Penggunaan parameter uji irradiance angle dan incidence angle 20 deg dengan penggunaan irradiance angle dan incidence angle 40 deg tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap nilai panjang gelombang LED. Penggunaan parameter uji ini hanya memberikan pengaruh terhadap sistem Li-Fi dimana, dengan menggunakan irradiance angle dan incidence angle 20 deg jarak yang dapat di tempuh pada
nilai panjang gelombang LED sejauh 6,5 meter. Sedangkan dengan menggunakan irradiance angle dan incidence angle 40 deg jarak yang dapat di tempuh pada nilai panjang gelombang LED sejauh 5,5 meter. Semakin besar nilai parameter irradiance angle dan incidence angle yang digunakan jarak yang dapat ditempuh semakin pendek. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa nilai panjang gelombang yang digunakan tidak mempengaruhi unjuk kerja dan semua panjang gelombang seperti 400 nm, 470 nm, 550 nm, 570 nm, 620 nm dan 700 nm dapat digunakan untuk sistem komunikasi optik pada Li-Fi.
4.3.3 Analisis Pengaruh Panjang Gelombang LED terhadap Parameter Kinerja Bit Error Rate (BER)
Dilakukan pengujian terhadap nilai BER sebagai parameter unjuk kerja terhadap simulasi Li-Fi. Nilai BER dari hasil pengujian menggunakan variasi irradiance angle dan incidence angle 20 deg pada simulasi jaringan Li-Fi ditunjukkan pada tabel 4.1. Hasil pengujian pada nilai BER dimulai dari jarak 0,5 meter sampai dengan 12 meter. BER bernilai 10-6dikatakan nilai yang baik untuk mendapatkan tautan komunikasi yang stabil. Pada tabel tersebut pengiriman data terjauh dengan nilai BER yang masih baik bernilai 4,4×10-9 diperoleh pada panjang gelombang 400 nm sejauh 10 meter, kemudian panjang gelombang 470 nm bernilai 4,4×10-9sejauh 10 meter. Sedangkan data terjauh dengan nilai BER yang masih baik pada panjang gelombang 550 nm dengan nilai 4,34×10-9didapat pada jarak 9,5 meter, begitu juga pada panjang gelombang 570 nm, panjang gelombang 620 nm dan panjang gelombang 700 nm dengan nilai 4,34×10-9 didapat pada jarak 9,5 meter.
Nilai bit error yang bagus tidak lebih besar dari 1 untuk tiap panjang gelombang. Semakin BER mendekati nilai 1 semakin banyak bit error yang akan diterima. Nilai BER yang didapatkan panjang gelombang 400 nm sampai dengan 700 nm pada jarak 10 meter dan 10,5 meter bernilai 1,95×10-3 dimana bit errornya bernilai 1. Panjang gelombang 400 nm dan 470 nm mengalami peningkatan nilai BER pada jarak lebih dari 10,5 meter hingga 12 meter sedangkan panjang gelombang 550 nm, 570 nm, 620 nm serta 700 nm mengalami
Tabel 4. 6 Hasil Nilai BER dengan Irradiance Angle dan Incidence Angle20 Deg
Nilai BER tertinggi pada tiap panjang gelombang terdapat pada jarak 12 meter dimana panjang gelombang 400 nm bernilai 0,00195, panjang gelombang 470 nm bernilai 0,01757, panjang gelombang 550 nm bernilai 0,01562, panjang Jarak
10,5 0,00195 0,00195 0,0039 0,0039 0,0039 0,0039
11 0,00195 0,00195 0,00585 0,01171 0,0039 0,00585 11,5 0,00585 0,01171 0,00976 0,01367 0,01171 0,00585 12 0,01367 0,01757 0,01562 0,01562 0,01953 0,01953
gelombang 570 nm bernilai 0,01562, panjang gelombang 620 nm bernilai 0,01953 dan panjang gelombang 700 nm bernilai 0,01953. Apabila disajikan dalam bentuk grafik dapat dilihat pada gambar 4.5 berikut :
Gambar 4. 5 Grafik Nilai BER dengan Irradiance Angle dan Incidence Angle20 Deg
Pada gambar 4.5 jika nilai BER dilihat berdasarkan panjang gelombang pada jarak yang diujikan dari 0,5 meter sampai dengan 12 meter nilai BER mengalami kenaikan. Pada saat sistem Li-Fi memancarkan cahaya dari LED untuk jarak 0,5 meter sampai dengan 10 meter untuk panjang gelombang 400 nm dan 470 nm nilai BER yang dihasilkan berada pada nilai yang baik sesuai dengan batas nilai BER skema modulasi OOK yaitu 10-6. Sedangkan untuk panjang gelombang 550 nm, panjang gelombang 570 nm, panjang gelombang 620 nm dan panjang gelombang 700 nm pada jarak 0,5 meter sampai dengan 9,5 meter nilai BER yang dihasilkan berada pada nilai yang baik sesuai dengan batas nilai BER pada skema modulasi OOK.
Dengan menggunakan nilai panjang gelombang dan jarak pengujian yang sama seperti pada percobaan pertama, pada percobaan kedua menggunakan variasi irradiance angle dan incidence angle 40 deg. Tabel 4.6 menunjukkan nilai
BER hasil pengujian menggunakan variasi irradiance angle dan incidence angle 40 deg.
Tabel 4. 7 Hasil Nilai BER dengan Irradiance Angle dan Incidence Angle40 Deg
Pada tabel 4.6 nilai BER tertinggi pada masing-masing panjang gelombang di dapatkan pada jarak 12 meter, panjang gelombang 400 nm dengan nilai BER Jarak 8,5 3,6×10-9 3,6×10-9 0,00195 0,0039 0,0039 0,0039
9 0,00195 0,00195 0,00976 0,00781 0,00976 0,01171 9,5 0,00585 0,00976 0,01367 0,01367 0,01562 0,01171 10 0,01367 0,01562 0,01562 0,01757 0,02343 0,01757 10,5 0,01757 0,01953 0,01953 0,02343 0,03515 0,01953 11 0,02929 0,03125 0,03906 0,04687 0,04101 0,03515 11,5 0,04101 0,04101 0,04101 0,04687 0,04492 0,05078 12 0,05664 0,05859 0,06054 0,06445 0,06835 0,0625
0,05664, panjang gelombang 470 nm dengan nilai BER 0,05859, panjang gelombang 550 nm dengan nilai BER 0,06054, panjang gelombang 570 nm dengan nilai BER 0,06445, panjang gelombang 620 nm dengan nilai BER 0,06835 dan panjang gelombang 700 nm dengan nilai BER 0,0625.
Dengan menggunakan variasi irradiance angle dan incidence angle 40 deg jarak yang dapat dijangkau oleh sistem menjadi lebih pendek dibandingkan pada pengujian menggunakan variasi irradiance angle dan incidence angle 20 deg.
Jangkauan maksimal yang memenuhi standar skema modulasi OOK pada panjang gelombang 400 nm sejauh 8,5 meter dengan nilai BER 3,6×10-9, panjang gelombang 470 nm jangkauan maksimal sejauh 8,5 meter dengan BER 3,6×10-9, panjang gelombang 550 nm jangkauan maksimal sejauh 8 meter dengan BER 3,55×10-9, panjang gelombang 570 nm jangkauan maksimal sejauh 8 meter dengan BER 3,55×10-9, panjang gelombang 620 nm jangkauan maksimal sejauh 8 meter dengan BER 3,54×10-9dan panjang gelombang 700 nm jangkauan maksimal sejauh 8 meter dengan BER 3,54×10-9. Apabila disajikan dalam bentuk grafik dapat dilihat pada gambar 4.6 berikut :
Gambar 4. 6 Grafik Nilai BER dengan Irradiance Angle dan Incidence Angle40 Deg
Pada gambar 4.6 nilai BER dilihat berdasarkan nilai panjang gelombang
semakin besar nilai BER yang dihasilkan dan kualitas transmisi semakin menurun.
Dari hasil pengujian BER dengan menggunakan irradiance angle 20 deg dan 40 deg serta incidence angle 20 deg dan 40 deg didapatkan hasil bahwa nilai panjang gelombang LED tidak berpengaruh signifikan terhadap BER.
4.3.4 Analisis Pengaruh Panjang Gelombang LED pada Spectrum Analyzer Keluaran dari Opt Filt Signal
Analisis pada spectrum analyzer keluaran dari Opt Filt Signal digunakan untuk mengetahui defraksi sebuah sinyal yang dihasilkan dari beberapa komponen yang digunakan pada simulasi. Optical Spectrum Analyzer (OSA) merupakan bagian instrument yang digunakan untuk mengukur sinyal listrik di kawasan frekuensi. Pada gambar 4.7, gambar 4.8, menunjukkan sampel spectrum analyzer yang dihasilkan pada simulasi panjang gelombang 400 nm dan 700 nm pada jarak 10 meter dengan menggunakan variasi irradiance angle dan incidence angle 20 deg.
Gambar 4. 7 Output Spectrum Analyzer pada Panjang Gelombang 400 nm jarak 10 m
Gambar 4. 8 Output Spectrum Analyzer pada Panjang Gelombang 700 nm jarak 10 m
Pada gambar 4.7 dan gamba 4.8 menampilkan unjuk kerja spektrum Li-Fi pada panjang gelombang 400 nm dan 700 nm pada jarak 10 meter dengan menggunakan variasi irradiance angle dan incidence angle 20 deg. Terdapat 2 parameter penting yang diperhatikan pada spectrum analyzer yaitu amplitude (magnitude/power) dalam dBm dan frekuensi dalam Hertz atau wavelength dalam m. Pada hasil spectrum analyzer terdapat sumbu horizontal dan sumbu vertikal.
Pada gambar 4.7 daya sinyal optik input sebesar 23,979 dBm dan daya ouput sebesar -33,692 dBm pada jarak 10 meter. Pada gambar 4.8 daya sinyal optik input sebesar 24,002 dBm dan daya ouput sebesar -33,669 dBm pada jarak 10 meter.
Pada gambar 4.9, gambar 4.10, menunjukkan sampel spectrum analyzer yang dihasilkan pada simulasi panjang gelombang 400 nm dan 700 nm pada jarak 10 meter dengan menggunakan variasi irradiance angle dan incidence angle 40 deg.
Gambar 4. 9 Output Spectrum Analyzer pada Panjang Gelombang 400 nm jarak 10 m
Gambar 4. 10 Output Spectrum Analyzer pada Panjang Gelombang 700 nm jarak 10 m
Pada gambar 4.8 daya sinyal optik input sebesar 23,998 dBm dan daya ouput -35,446 sebesar dBm pada jarak 10 meter. Pada gambar 4.9 daya sinyal optik input sebesar 23,989 dBm dan daya ouput sebesar -35,454 dBm pada jarak 10 meter. Penggunaan irradiance angle 20 deg dan 40 deg serta penggunaan incidence angle 20 deg dan 40 deg tidak berpengaruh signifikan terhadap output spectrum analyzer keluaran dari Opt Filt Signal. Hal ini disebabkan oleh penggunaan daya optis OPM yang sama untuk tiap nilai panjang gelombang.
BAB 5 PENUTUP
5.1 KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang dilakukan terhadap simulasi Light Fidelity (Li-Fi) dengan panjang gelombang 400 sampai dengan 700 nm dan jarak dari 0,5 meter sampai dengan 12 meter, maka didapatkan kesimpulan sebagai berikut : 1. Berdasarkan hasil simulasi, nilai panjang gelombang LED pada unjuk kerja
sistem komunikasi Light Fidelity (Li-Fi) tidak berpengaruh secara signifikan terhadap daya optis OPM Post Filter, SNR, BER dan Spectrum Analyzer. Penggunaan irradiance angle dan incidence angle 20 deg serta penggunaan irradiance angle dan incidence angle 40 deg hanya memberikan pengaruh terhadap kinerja sistem Li-Fi. Semua panjang gelombang dalam rentang 400 nm dan 700 nm dapat digunakan pada sistem komunikasi Li-Fi.
2. Unjuk kerja Light Fidelity (Li-Fi) pada panjang gelombang 400 nm, 470 nm, 550 nm, 570 nm, 620 nm dan 700 nm terhadap jarak 0,5 meter sampai dengan 12 meter berpengaruh terhadap kualitas transmisi. Penggunaan irradiance angle dan incidence angle 20 deg dapat bekerja hingga jarak 6,5 meter dengan nilai SNR 14,2 dB sedangkan penggunaan irradiance angle dan incidence angle 40 deg dapat bekerja hingga jarak 5,5 meter dengan nilai SNR 13,6 dB. Semakin jauh jarak yang digunakan semakin menurun kinerja pada sistem Li-Fi.
5.2 SARAN
Pada penelitian selanjutnya dapat melakukan penambahan atau perubahan pada nilai parameter FOV, Detector Area, Index Concentrator, Tx Half Angle, Irradiance Angle, Incidence Angle dan Responsitivity untuk mengetahui perbedaan kinerja pada setiap panjang gelombang. Selain itu pengujian skema modulasi lainnya seperti Pulse Width Modulation (PWM), Pulse Position
PPM (OPPM) and Optical Spatial Modulation (OSM), dan Color Shift Keying (CSK) dapat digunakan untuk mengetahui perbedaan kinerja pada sistem Li-Fi.
DAFTAR PUSTAKA
[1] R.Karthika and S.Balakrishnan,"Wireless Communication using Li-Fi Technology,"SSRG International Journal of Electronics and Communication Engineering ( SSRG – IJECE ),vol.2, no.3, p.2348–8387, 2015.
[2] A.Vinnarasi and S.Aarthy,"TRANSMISSION OF DATA, AUDIO SIGNAL AND TEXT USING LI-FI,"International Journal of Pure and Applied Mathematics, vol.17, no.17, pp.179-186, 2017.
[3] P.Verma, Dr.J.Shekhar, Preety. and Dr.A.Asthana,"Light-Fidelity (Li-Fi):
Transmission of Data Through Light of Future Technolgy,"International Journal of Computer Science and Mobile Computing,vol.4,no.9, p.113 – 124, 2015.
[4] S.Chatterjee, S.Agarwal and A.Nath, "Scope and Challenges in Light Fidelity(LiFi) Technology in Wireless Data Communications,"International Journal of Innovative Research in Advanced Engineering, vol. 2, no. 6, pp.
[4] S.Chatterjee, S.Agarwal and A.Nath, "Scope and Challenges in Light Fidelity(LiFi) Technology in Wireless Data Communications,"International Journal of Innovative Research in Advanced Engineering, vol. 2, no. 6, pp.