PROPOSAL TUGAS AKHIR ESTIMASI REDAMAN HUJAN MENGGUNAKAN SYNTHETIC STORM TECHNIQUE (SST) IMPLEMENTASI PADA TEKNIK CELL SITE DIVERSITY

PROPOSAL TUGAS AKHIR

ESTIMASI REDAMAN HUJAN MENGGUNAKAN SYNTHETIC STORM TECHNIQUE (SST) IMPLEMENTASI

PADA TEKNIK CELL SITE DIVERSITY

ESTIMATION OF RAIN ATTENUATION USING

SYNTHETIC STORM TECHNIQUES (SST) IMPLEMENTATION IN CELL SITE DIVERSITY

Disusun oleh

Mina Nur Tsaniya Ananda 17201016

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK TELEKOMUNIKASI FAKULTAS TEKNIK TELEKOMUNIKASI DAN ELEKTRO

INSTITUT TEKNOLOGI TELKOM PURWOKERTO

2020

PROPOSAL TUGAS AKHIR

ESTIMASI REDAMAN HUJAN MENGGUNAKAN SYNTHETIC STORM TECHNIQUE (SST) IMPLEMENTASI

PADA TEKNIK CELL SITE DIVERSITY

ESTIMATION OF RAIN ATTENUATION USING

SYNTHETIC STORM TECHNIQUES (SST) IMPLEMENTATION IN CELL SITE DIVERSITY

Disusun oleh

Mina Nur Tsaniya Ananda 17201016

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK TELEKOMUNIKASI FAKULTAS TEKNIK TELEKOMUNIKASI DAN ELEKTRO

INSTITUT TEKNOLOGI TELKOM PURWOKERTO

2020

ESTIMASI REDAMAN HUJAN MENGGUNAKAN SYNTHETIC STORM TECHNIQUE (SST) IMPLEMENTASI

PADA TEKNIK CELL SITE DIVERSITY

ESTIMATION OF RAIN ATTENUATION USING

SYNTHETIC STORM TECHNIQUES (SST) IMPLEMENTATION IN CELL SITE DIVERSITY

Tugas Akhir ini dibuat sebagai salah satu syarat untuk memperoleh Gelar Ahli Madya Teknik (A.Md.T)

Di Institut Teknologi Telkom Purwokerto

DISUSUN OLEH Mina Nur Tsaniya Ananda

17201016

DOSEN PEMBIMBING Eka Setia Nugraha, S.T., M.T.

Muhammad Panji Kusuma Praja, S.T., M.T.

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK TELEKOMUNIKASI FAKULTAS TEKNIK TELEKOMUNIKASI DAN ELEKTRO

INSTITUT TEKNOLOGI TELKOM PURWOKERTO

2020

HALAMAN PENGESAHAN

ESTIMASI REDAMAN HUJAN MENGGUNAKAN SYNTHETIC STORM TECHNIQUE (SST) IMPLEMENTASI

PADA TEKNIK CELL SITE DIVERSITY

ESTIMATION OF RAIN ATTENUATION USING

SYNTHETIC STORM TECHNIQUES (SST) IMPLEMENTATION IN CELL SITE DIVERSITY

Disusun oleh

MINA NUR TSANIYA ANANDA 17201016

Telah dipertanggungjawabkan di hadapan Tim Penguji pada tanggal…

Susunan Tim Penguji

Pembimbing Utama : Eka Setia Nugraha, S.T., M.T. ( ) NIDN. 0629018602

Pembimbing Pendamping : Panji Kusuma Praja, S.T., M.T. ( ) NIDN. 0625029301

Penguji 1 : ….. ( ) NIDN. ……

Penguji 2 : …… ( ) NIDN…….

Mengetahui,

Ketua Program Studi D3 Teknik Telekomunikasi Institut Teknologi Telkom Purwokerto

Muntaqo Alfin Amanaf, S.ST., M.T.

NIDN. 0607129002

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Allah SWT, Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat dan barokah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul “ESTIMASI REDAMAN HUJAN MENGGUNAKAN SYNTHETIC STORM TECHNIQUE (SST) IMPLEMENTASI PADA TEKNIK CELL SITE DIVERSITY”. Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam memperoleh gelar Gelar Ahli Madya Teknik pada Program Studi D3 Teknik Telekomunikasi Institut Teknologi Telkom Purwokerto.

Dalam melakukan penyusunan Laporan tugas akhir ini penulis telah mendapatkan banyak dukungan dan bantuan dari berbagai pihak. Penulis mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada:

1. Tuhan yang Maha ESA

2. Kedua orang tua dan adek saya yang selalu memberikan motivasi agar diberikan kelancaran dalam mengerjakan tugas akhir ini.

3. Bapak Eka Setia Nugraha, S.T., M.T selaku dosen pembimbing 1 dan Bapak Muhammad Panji Kusuma Praja, S.T., M.T.selaku dosen pembimbing 2 yang telah dengan penuh kesabaran dan ketulusan memberikan ilmu dan bimbingan dalam pengerjaan tugas akhir ini.

4. Para Dosen Program Studi D3 Teknik Telekomunikasi Institut Teknologi Telkom Purwokerto yang telah memberikan bekal ilmu kepada penulis.

5. Rekan-rekan D3 Teknik Telekomunikasi 2017 yang selalu membantu dan saling berbagi ketika dalam keadaan susah maupun senang.

6. Rekan seperjuangan, Shinta Annadilla yang telah banyak membantu perihal tugas akhir, baik masukan, kritikan, maupun dukungan dalam mengerjaka tugas akhir.

7. Rekan penyemangat, Indra Janwar Setyadi yang selalu memotivasi dan selalu memberi penyemangat kepada penulis agar cepat menyelesaikan tugas akhir.

8. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Laporan tugas akhir ini masih jauh

dari sempurna, untuk itu semua jenis saran, kritik dan masukan yang bersifat

membangun sangat penulis harapkan. Akhir kata, semoga tulisan ini dapat memberikan manfaat dan memberikan wawasan tambahan bagi para pembaca dan khususnya bagi penulis sendiri.

Purwokerto, 6 Agustus 2020

Mina Nur Tsaniya Ananda

NIM : 17201016

ABSTRAK

Permasalahan curah hujan pada sistem komunikasi sangat penting terhadap estimasi perencanaan pada link gelombang milimeter, pada frekuensi yang mencakup rentang 30 – 300 GHz. Permasalahan pada sistem yang menggunakan frekuensi di atas 10 GHz untuk daerah tropis yaitu redaman yang cukup besar terutama redaman yang diakibatkan oleh curah hujan, sehingga bisa menurunkan performansi dari sistem komunikasi. Hal ini disebabkan karena adanya pengurangan daya pada sinyal akibat curah hujan tinggi yang ditempuh oleh sinyal, maka semakin besar nilai redaman hujannya. Pada penelitian ini mengestimasi permasalahan besar redaman hujan pada gelombang milimeter yang dihitung sepanjang link di daerah Pejaten dan Pantai Pangandaran, dengan menggunakan pengukuran curah hujan dari data cuaca dengan mempertimbangkan arah dan kecepatan angin menggunakan metode Synthetic Storm Technique (SST). Estimasi ini dimana hasil perhitungan redaman hujan SST yang diperoleh sangat cukup beasr pada wilayah Pejaten sebesar 76,79 dB, sedangkan redaman hujan Pangandaran sebesar 45,23 dB. Redaman hujan yang menggunakan metode Synthetic Storm Technique (SST) digunkan untuk mengimplemantasikan teknik mitigasi cell site diversity, bertujuan untuk mampu memberikan diversity gain (dB) meningkatkan kualitas sinyal pada desain link budget. Hasil perhitungan link budget kehandalan sistem yang diperoleh adalah 99,99999 % dari implementasi teknik cell site diversity termasuk nilai yang cukup handal.

Kata Kunci: Redaman hujan, Synthetic Storm Technique (SST), gelombang

milimeter, cell site diversity, link budget.

ABSTRACT

The problem of rainfall in communication systems is very important to the estimation of planning on millimeter wave links, at frequencies covering the range of 30 - 300 GHz. Problems in systems that use frequencies above 10 GHz for the tropics are quite large attenuation especially attenuation caused by rainfall, so that it can reduce the performance of the communication system. This is due to the reduction in power in the signal due to the high rainfall traveled by the signal, the greater the rain attenuation value. In this study, estimating the big problem of rain attenuation on millimeter waves which is calculated along the links in the Pejaten and Pangandaran Beach areas, using rainfall measurements from weather data by considering wind direction and speed using the Synthetic Storm Technique (SST) method. This estimation is where the calculation of SST rain attenuation obtained is quite large in the Pejaten area of 76.79 dB, while the Pangandaran rain attenuation is 45.23 dB. Rain attenuation using the Synthetic Storm Technique (SST) method is used to implement cell site diversity mitigation techniques, aiming to be able to provide diversity gain (dB) to improve signal quality in the link budget design. The results of the calculation of the system reliability link budget obtained were 99.99999% of the implement cell site diversity techniques including quite reliable values.

Keywords: Rain attenuation, Synthetic Storm Technique (SST),

millimeter waves, cell site diversity, link budget.

DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN ... 3

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS... 4

KATA PENGANTAR ... 5

ABSTRAK ... 7

ABSTRACT ... 8

DAFTAR ISI ... 9

DAFTAR GAMBAR ... 13

DAFTAR TABEL... 14

BAB I ... 15

PENDAHULUAN ... 15

1.1 LATAR BELAKANG ... 15

1.2 PERUMUSAN MASALAH ... 16

1.3 BATASAN MASALAH ... 16

1.4 TUJUAN PENELITIAN ... 17

1.5 MANFAAT PENULISAN ... 18

1.6 METODE PENELITIAN ... 18

1.7 SISTEMATIKA PENULISAN ... 19

BAB II ... 21

DASAR TEORI ... 21

2.1 KAJIAN PUSTAKA ... 21

2.2 SYNTHETIC STORM TECHNIQUE (SST)... 22

2.3 SISTEM KOMUNIKASI RADIO GELOMBANG MILIMETER ... 24

2.3.1 Penerapan Gelombang Milimeter ... 25

2.4 SISTEM HUJAN ... 26

2.4.1 Intensitas Hujan ... 26

Intensitas hujan ... 26

2.4.2 Perhitungan Intensitas hujan ... 28

2.4.3 Redaman Hujan ... 28

2.5 SISTEM ANGIN ... 30

2.5.1 Arah Angin ... 31

2.5.2 Kecepatan Angin ... 33

2.5.3 Prinsip Pergerakan Angin ... 33

2.5.4 Alat Pengukuran Angin ... 34

2.6 TEKNIK DIVERSITAS ... 35

2.6.1 Teknik Diversitas Frekuensi ... 36

2.6.2 Teknik Diversitas Waktu ... 36

2.6.3 Teknik Diversitas Ruang (Space Diversity) ... 36

2.6.4 Teknik Diversity Combining ... 36

2.7 MODEL PROPAGASI ... 39

2.8 PERHITUNGAN LINK BUDGET ... 40

2.8.1 Jarak lintasan transmisi ... 40

2.8.2 Gain antena ... 41

2.8.3 Free Space Loss (FSL) ... 42

2.8.4 Fresnel Zone ... 42

2.8.5 h

koreksi

... 42

2.8.6 Clearence ... 43

2.8.7 Effective Isotropic Radiated Power (EIRP) ... 43

2.8.8 Isotropic Received Level (IRL) ... 44

2.8.9 Received Signal Level (RSL) ... 44

2.8.10 Fading Margin ... 44

2.8.11 Unavailability ... 45

2.8.12 Availability ... 46

2.9 PATHLOSS 5.0 ... 47

2.10 ITU-Recomendation P.838-4 ... 47

BAB III ... 49

PERANCANGAN SISTEM ... 49

3.1 ALAT YANG DIGUNAKAN ... 49

3.2 ALUR PENELITIAN ... 49

3.2.1 Studi Kasus Penelitian ... 50

3.2.2 Studi Literatur ... 51

3.2.3 Metode Perancangan ... 51

3.2.4 Metode Analisa ... 51

3.3 LOKASI PENELITIAN ... 52

3.4 PENGOLAHAN DATA CUACA ... 53

3.5 PERANCANGAN SIMULASI PATHLOSS 5.0 ... 56

3.5.1 Flowchart Simulasi Pathloss 5.0 ... 56

3.5.2 Data Perancangan ... 58

3.5.3 Tahapan Perancangan ... 58

BAB IV ... 61

ANILISIS DAN PEMBAHASAN ... 61

4.1 PERHITUNGAN INTENSITAS CURAH HUJAN ... 61

4.1.1 Konversi intensitas curah hujan di Pejaten sebagai site pengirim 62 4.1.2 Konversi intensitas curah hujan di Pangandaran sebagai site penerima ... 63

4.2 PERHITUNGAN REDAMAN HUJAN SYNTHETIC STORM TECHNIQUE (SST) ... 64

4.2.1 Redaman Hujan site Pejaten ... 64

4.2.2 Redaman Hujan site Pangandaran ... 67

4.3 IMPLEMENTASI CELL SITE DIVERSITY ... 70

4.3.1 Selection Combining (SC) ... 71

2.3.2 Equal Gain Combining (EGC) ... 72

2.3.3 Maximal Ratio Combining (MRC) ... 73

4.3.4 Diversity Gain (dB) ... 74

4.4 ANALISIS LINK BUDGET CALCULATION... 76

4.4.1 Jarak lintasan transmisi ... 76

4.4.3 Free Space Loss (FSL) ... 78

4.4.4 Fresnel Zone ... 79

4.4.5 h

koreksi

... 80

4.4.6 Clearence ... 80

4.4.7 Effective Isotropic Radiated Power (EIRP) ... 81

4.4.8 Isotropic Received Level (IRL) ... 82

4.4.9 Received Signal Level (RSL) ... 82

4.4.10 Fading Margin ... 83

4.4.11 Unavailability ... 85

4.4.12 Availability ... 85

BAB V ... 87

PENUTUP ... 87

5.1 KESIMPULAN ... 87

5.2 SARAN... 87

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Konfigurasi Perhitungan Redaman Hujan SST Multilink [6] ... 23

Gambar 2. 2 Pita Frekuensi [10] ... 25

Gambar 2. 3 Ilustrasi Arti 1 Milimeter Curah Hujan [11] ... 27

Gambar 2. 4 Estimasi Penyerapan Atmosfer Pada Frekuensi Tertentu [17]... 30

Gambar 2. 5 Nama-Nama Arah Mata Angin [18]... 32

Gambar 2. 6 Pemodelan Umum Teknik Combining [23] ... 37

Gambar 2. 7 Selective Combining [23] ... 37

Gambar 2. 8 Equal Gain Combiner (EGC) [23] ... 38

Gambar 2. 9 Maximal Ratio Combining [23]... 39

Gambar 2. 10 Propagasi Line of Sight (LOS) [24] ... 40

Gambar 3. 1 Flowchart Penelitian...50

Gambar 3. 2 Site Line Of Sight (LOS) Dengan Pathlength 6,5 Km………..52

Gambar 3. 3 Lokasi Site Pajaten ... 53

Gambar 3. 4 Lokasi Site Pangandaran ... 53

Gambar 3. 5 Grafik Rata-Rata Curah Hujan (Mm) Pangandaran Pada Bulan Februari ... 54

Gambar 3. 6 Grafik Rata-Rata Curah Hujan (Mm) Pejaten Pada Bulan Februari 55 Gambar 3. 7 Rata-Rata Kecepatan Angin Tercepat Pada Bulan Februari Di Pangandaran ... 55

Gambar 3. 8 Rata-Rata Kecepatan Angin Tercepat Pada Bulan Februari Di Pejaten ... 56

Gambar 3. 9 Transmission Analisys Pejaten-Pangandaran ... 59

Gambar 4. 1 Grafik Rata-Rata Curah Hujan (Mm) Pejaten Pada Bulan Februari...62

Gambar 4. 2 Grafik Rata-Rata Curah Hujan (Mm) Pangandaran Pada Bulan Februari .... 63

Gambar 4. 3 Perbandingan Redaman Hujan SST dan Tanpa SST di Pejaten ... 66

Gambar 4. 4 Perbandingan Redaman Hujan SST dan Tanpa SST di Pangandaran ... 69

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Jenis-jenis Hujan Berdasarkan Intensitas Hujan [10] ... 27

Tabel 2. 2 Daftar Nama-Nama Arah Mata Angin Dan Besar Derajat Arah [18] ... 32

Tabel 2. 3 Kategori Pergerakan Angin [20]... 33

Tabel 2. 4 Hubungan Skala (Bilangan) Beaufort Dan Kecepatan Angin [21] ... 34

Tabel 2. 5 Required Fading Margin [24] ... 45

Tabel 2. 6 Hubungan antara Availability dan Outage Time[24] ... 46

Tabel 2. 7 ITU-Rec P.838-4, 2005 [25] ... 48

Tabel 3. 1 Rata-Rata Curah Hujan, Kecepatan Angin, Arah Angin Terbanyak Pada Bulan Februari...54

Tabel 3. 2 Titik Koordinat dan Elevasi Site Pangandaran dan Site Pejaten ………58

Tabel 3. 3 Report Transmission Analisys Pejaten-Pangandaran ... 59

Tabel 4. 1 Parameter Data Cuaca Bulan Februari...62

Tabel 4. 2 Hasil Perbandingan Perhitungan Redaman Hujan SST dan Tanpa SST ... 69

Tabel 4. 3 Perbandingan Hasil Perhitungan Cell Site Diversity ... 74

Tabel 4. 4 Hasil Perhitungan Diversity Gain (dB)... 76

Tabel 4. 5 Required Fading Margin ... 84

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Curah hujan merupakan fenomena yang menjadi bagian dari siklus air yang berlangsung secara alamiah. Indonesia terletak di iklim tropis yang mempunyai curah hujan yang sangat tinggi dan mempengaruhi desain sistem komunikasi yang bergantung pada propagasi gelombang elektromagnetik [1]. Permasalahan curah hujan pada sistem komunikasi sangat penting terhadap estimasi perencanaan pada link gelombang milimeter, khususnya dengan frekuensi tinggi di atas 10Ghz ,untuk kinerja Line Of Sight (LOS) menjadi salah satu batas yang menyebabkan redaman propagasi yang diakibatkan oleh curah hujan [2]. Terjadinya pengurangan daya pada sinyal akibat pengaruh alam, yaitu akibat curah hujan tinggi yang ditempuh oleh sinyal maka semakin besar nilai redaman hujannya.

Banyak metode yang telah dikembangkan untuk mengestimasi permasalahan redaman yang disebabkan akibat curah hujan. Salah satu cara dapat dihitung dengan menggunakan pengukuran curah hujan langsung dan data cuaca dengan mempertimbangkan intensitas hujan sebagai fungsi waktu, data cuaca berupa kecepatan dan arah angin yaitu menggunakan metode statistik Synthetic Storm Technique (SST), untuk estimasi redaman hujan sepanjang link terrestria [3].

Efek redaman hujan dapat diatasi dengan teknik mitigasi yaitu cell site diversity merupakan salah satu teknik sederhana yang bertujuan untuk menjamin ketersediaan (availability) layanan dengan mengatasi fading yang terjadi akibat pengaruh dari redaman hujan [4].

Untuk itu maksud dari penelitian ini adalah mendapatkan bagaimana gambaran atau estimasi dari redaman hujan di daerah tropis khususnya Indonesia kaitannya dengan solusi untuk menanggulangi keterbatasan frekuensi dalam evaluasi penerapan penggunaan gelombang milimeter, yang belum pernah dilakukan di daerah pantai Pangandaran, Jawa Barat, dengan frekuensi 30 GHz,

dengan mengangkat judul “ESTIMASI REDAMAN HUJAN

MENGGUNAKAN SYNTHETIC STORM TECHNIQUE (SST)

IMPLEMENTASI PADA TEKNIK CELL SITE DIVERSITY” penelitian ini akan menghitung nilai redaman hujan dengan metode Synthetic Storm Technique (SST), dimana hasil perhitungan redaman hujan diatasi dengan teknik mitigasi cell site diversity bertujuan untuk mampu memberikan diversity gain (dB) meningkatkan kualitas sinyal pada link budget. Pada penelitian sebelumnya terdapat kekurangan yang belum tercantum hasil simulasi menggunakan simulasi software Pathloss 5.0, maka dari itu penelitian ini dirancang pada software Pathloss 5.0 mencari nilai outage probability 0,01% pada sistem komunikasi untuk kebutuhan alokasi pemilihan frekuensi gelombang milimeter dan menjamin ketersediaan (availability) yang lebih handal.

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Berdasarkan uraian di atas terdapat uraian masalah yang perlu dikaji lebih lanjut, yaitu:

1. Bagaimana cara memperoleh nilai redaman hujan pada sepanjang link pantai Pangandaran, Jawa Barat menggunakan perhitungan metode statistik Synthetic Storm Technique (SST) multilink terrestrial ?

2. Bagaimana implementasi teknik cell site diversity mengatasi efek redaman hujan dengan menggunakan beberapa teknik combining yaitu Selection Combining (SC), Equal Gain Combining (EGC) dan Maximal Ratio Combining (MRC)?

3. Bagaimana pengaruh hasil perhitungan redaman hujan pada implementasi teknik cell site diversity untuk memperoleh kualitas link yang lebih handal di daerah tropis khususnya di pantai Pangandaran, Jawa Barat dengan mengunakan gelombang milimeter ?

1.3 BATASAN MASALAH

Adapun batasan masalah dari penelitian proposal Tugas Akhir ini antara lain:

1. Menghitung perhitungan redaman hujan menggunakan Synthetic Storm

Technique (SST).

2. Parameter yang diperlukan intensitas hujan, kecepatan angin, arah angin dan rain attenuasi (redaman hujan).

3. Pengaruh redaman hujan terhadap link transmisi kebutuhan alokasi pemilihan frekuensi gelombang milimeter 30 Ghz.

4. Perhitungan pada link wilayah Pejaten dengan jarak 6.5 km pada wilayah pantai Pangandaran, Jawa Barat.

5. Studi kasus di lakukan di PT. GCI Semarang.

6. Implementasi cell site diversity.

7. Target mencari nilai outage probability 0,01% memberikan nilai terbesar diversity gain (dB).

8. Parameter link budget calculation antara lain sebagai berikut:

a. Jalur transmisi b. Gain antena

c. Free Space Loss (FSL)

d. Effective Isotropic Radiated Power (EIRP) e. Isotropic Received Level (IRL)

f. Received Signal Level (RSL) g. Fade Margin.

h. Availability i. Unavailability

9. Software yang digunakan simulator perancangan Pathloss 5.0 dan Google Earth.

1.4 TUJUAN PENELITIAN

Adapun maksud tujuan dari penelitian proposal Tugas Akhir ini antara lain:

1. Mengetahui nilai redaman hujan Synthetic Storm Technique (SST) dengan menggunakan intensitas hujan sebagai fungsi waktu, data cuaca berupa kecepatan dan arah angin.

2. Melakukan perhitungan pengaruh metode statistik Synthetic Storm

Technique (SST) terhadap redaman hujan untuk implementasi teknik

cell site diversity mengatasi efek redaman hujan.

3. Hasil implementasi Cell site diversity menghasilkan diversity gain (dB) untuk meningkatkan kualitas sinyal bertujuan menjamin ketersediaan (availability) layanan dengan mengatasi yang terjadi akibat pengaruh redaman hujan untuk mendapatkan kualitas link yang lebih handal.

1.5 MANFAAT PENULISAN

Adapun manfaat dari penelitian proposal Tugas Akhir ini, antara lain:

1. Dapat memperluas wawasan penulis dan pembaca di bidang telekomunikasi khususnya yang mengenai performansi komunikasi radio link transmisi gelombang milimeter .

2. Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan implementasi pemikiran bagi penyedia jasa telekomunikasi.

3. Dapat memberi solusi sebagai yang tepat untuk transmisi komunikasi jarak jauh menggunakan komunikasi radio link transmisi.

4. Dapat melakukan perancangan kehandalan sistem komunikasi (transmission network planning) menggunakan Pathloss 5.0.

5. Dapat mengetahui bahwa redaman hujan sangat berpengaruh terhadap menentukan link availability (keadaan dimana hubungan link tidak terputus karena lemahnya sinyal) memperoleh distribusi redaman hujan yang dapat digunakan untuk perhitungan link budget yang berguna untuk menerapkan di negara-negara tropis terutama Indonesia.

1.6 METODE PENELITIAN

Metodologi penelitian yang digunakan dalam proses penelitian proposal Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

a. Studi Kasus

Metode ini dilakukan dengan cara pengambilan data online pada

https://www.worldweatheronline.com/ Situs web global yang

menyajikan biro cuaca resmi dan informasi klimatologis untuk kota-

kota tertentu, yang disediakan oleh Meteorologi dan Hidrologi

Internasional, memperoleh data cuaca berupa kecepatan dan arah angin,

serta data alamat site seluruh Indonesia dari PT. GCI Semarang.

b. Estimasi

Pada penelitian ini dilakukan perhitungan metode Synthetic Storm Technique (SST) terhadap redaman hujan untuk implementasi diversity gain (dB) mengatasi efek redaman hujan dengan teknik cell site diversity menggunakan beberapa teknik combining.

c. Perhitungan

Pada hasil estimasi melakukan perbandingan pada hasil perhitungan terhadap diversity gain (dB) menggunakan pembangkitan redaman hujan yang berkorelasi berdasarkan data Pangandaran, Jawa Barat dan rata-rata standar deviasi redaman hujan dapat digunakan untuk mengestimasi redaman hujan yang deras sehingga dapat digunakan untuk desain link budget.

1.7 SISTEMATIKA PENULISAN

Dalam penelitian proposal Tugas Akhir ini dibagi menjadi 5 Bab bahasan.

Penelitian yang akan dilakukan ini akan disusun dengan rincian sebagai berikut:

BAB I :PENDAHULUAN

Bab ini berisi tentang uraian atau gambaran secara umum tentang pokok dalam laporan yang membahas latar belakang dari permasalahan, perumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, manfaat penulisan, metode penelitan dan sistematika penelitian.

BAB II :DASAR TEORI

Bab ini berisi tentang teori dasar tentang sistem

komunikasi serta kajian pustaka daftar referensi dari

penelitian ini, Synthetic Storm Technique (SST), sistem

komunikasi radio gelombang milimeter, penerapan

gelombang milimeter , sistem hujan, sistem angin, teknik

diversitas, teknik diversity combining, Selection Combining

(SC), Equal Gain Combining (EGC), Maximal Ratio

Combining (MRC), model propagasi dan Patholoss 5.0.

BAB III : PERANCANGAN SISTEM

Bab ini berisi tentang perancangan sistem tentang instrumen penelitian, lokasi penelitian, variabel dan parameter penelitian, serta desain penelitian.

BAB IV : ANALISIS DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi tentang hasil perhitungan serta pembahasan terhadap estimasi redaman hujan.

BAB V :PENUTUP

Bab ini berisi tentang kesimpulan akhir dari hasil

penelitian dan saran untuk pengembangan penelitian

kedepan.

BAB II DASAR TEORI

2.1 KAJIAN PUSTAKA

Kajian pustaka sebagai acuan landasan teori maupun latar belakang penelitian dari kekurangan dan kelebihan setiap hasil penelitian sebelumnya.

Berdasarkan penelitian Candra V. Tambunan dan Naemah Mubarakah 2014

“Perhitungan Redaman Hujan pada Kanal Gelombang Milimeter untuk daerah Medan” dalam penelitian ini dilakukan perhitungan redaman hujan menggunakan metode Synthetic Storm Technique (SST) dipengaruhi oleh faktor intensitas hujan, kecepatan angin, arah angin, panjang link dan letak suatu link. Nilai redaman hujan SST dilakukan di beberapa daerah seperti Padang Bulan, Sampali, Polonia, dan Kota Medan, dengan percobaan untuk panjang link 1 km mencapai redaman sebesar 6,9 dB, untuk panjang link 2 km mencapai 14 dB, untuk panjang link 3 km mencapai 21 dB, dan untuk panjang link 4 km mencapai 28 dB. Penelitian ini diperoleh kesimpulan semakin panjang link maka redaman hujan akan semakin besar [5].

Berdasarkan penelitian Haniah Mahmudah dan Ari Wijayanti 2010

“Estimasi Redaman Hujan untuk Aplikasi Teknik Diversity pada Gelombang Milimeter untuk Implementasi Wireless Broadband” dalam penelitian ini dilakukan Estimasi SST multilink dapat diaplikasikan untuk teknik cell site diversity karena mempunyai lebih dari satu lintasan dalam perhitungan redaman hujan dan memperhatikan karakteristik intensitas hujan temporal, kecepatan dan arah angin. Untuk mengatasi efek redaman hujan pada sistem LMDS dapat diimplementasikan teknik cell site diversity dengan menggunakan teknik SC, EGC dan MRC dan mampu memberikan diversity gain sampai 8 dB [4]

Berdasarkan penelitian Octiana Widyarena, Gamantyo Hendrantoro, dan

Achmad Mauludiyanto 2012 “Kinerja Sistem Komunikasi FSO (Free Space Optics

Menggunakan Cell site Diversity di Daerah Tropis”. Berdasarkan hasil penelitian

Posisi link yang sejajar dengan arah kedatangan hujan memiliki nilai redaman hujan

yang paling kecil, dalam hal ini yaitu link Timur dan link Barat. Untuk link yang

posisinya tegak lurus dengan arah kedatangan angin, memiliki nilai redaman hujan

yang paling besar, dalam hal ini yaitu link Utara. Semakin panjang lintasan yang digunakan, maka nilai redaman hujan juga semakin besar dan menyebabkan penurunan pada nilai SNR yang diterima. Penerapan teknik cell site diversity dengan selection combining terbukti mampu memperbaiki nilai SNR. Peningkatan nilai SNR terbesar didapatkan pada panjang lintasan 2 km dengan sudut antar link 180° serta pada link availability 99,9 % [6].

Berdasarkan penelitian Nuradi S, Haniah M, dan Okkkie P 2009 “ Estimasi Redaman Hujan Menggunakan Synthetic Storm Technique (SST) dan Segmentasi Link untuk Gelombang Milimeter ” Estimasi redaman hujan dengan metode Segmentasi Link dan metode Synthetic Storm Technique (SST ) yang menggunakan data kecepatan dan arah angin dan hasil pengukuran curah hujan menggunakan rain gauge yang ditempatkan di tiga lokasi perhitungan redaman hujan metode segmentasi Link dibandingkan dengan metode SSTRa , SSTRb, SSTRd, dengan orientasi link utara-selatan untuk outage probability lebih besar dari 0,1% metode segmentasi, SSTRa , SSTRb dan SSTRd mempunyai redaman hujan yang sama.

Sedangkan pada outage probability kurang dari 0,1% SSTRa , SSTRb dan SSTRd mempunyai redaman hujan yang lebih besar dibandingkan dengan selisih nilai redaman sebesar 2-3 dB [7].

2.2 SYNTHETIC STORM TECHNIQUE (SST)

Nilai redaman hujan yang terjadi pada suatu link komunikasi, dapat Keterangan dengan cara pengukuran secara langsung maupun dengan menggunakan simulasi pemodelan redaman hujan. Salah satu metode pemodelan redaman hujan yang dapat digunakan yaitu Synthetic Storm Technique (SST).

Medote SST untuk memprediksi besarnya nilai redaman hujan pada suatu panjang lintasan atau link komunikasi (Km) dengan menggunakan data intensitas curah hujan sebagai fungsi waktu dimana hujan tersebut bergerak sepanjang lintasana atau link karena adanya pergerakan arah angin ( 𝜃 ) dengan kecepatan angin (v) tertentu.

Konfigurasi perhitungan redaman hujan SST multilink lebih dari satu link

ditunjukan pada gambar 2.1 dibawah ini:

Gambar 2. 1 Konfigurasi Perhitungan Redaman Hujan SST Multilink [6]

Kecepatan angin di link harus memperhatikan letak link komunikasi L

1

merupakan link referensi ke 1, L

N

merupakan link ke N mempunyai panjang lintasan komunikasi lebih dari satu

.

Redaman hujan (mm/h) yang terjadi pada lintasan terrestrial Line Of Sight (LOS), suatu lintasan propagasi sepanjang sumbu horizontal dengan panjang L (km), data kecepatan angin (km/jam) dan arah angin dari Pejaten ke Pangandaran menggunakan kecepatan rata-rata per bulan dan arah yang terbanyak.

Langkah-langkah estimasi redaman hujan dengan SST multilink adalah sebagai berikut [6]:

a. Kecepatan angin pada link dijelaskan pada persamaan 2.1 berikut:

𝑣

_𝑟𝑁

= |

^𝑣

cos(Ψ−(90⁰−𝜃))

| (2.1) Keterangan:

𝑣 _𝑟

_𝑁

= kecepatan angin pada link ke-N (km/jam) Ψ = sudut antar link 45°, 90° 135°, dan 180°.

𝜃 = sudut kedatangan angin dilihat dari arah angin (°)

b. Kecepatan angin pada link digunakan untuk memperoleh nilai panjang segmen atau obstacle yang terdapat pada sepanjang link, untuk masing- masing link dijelaskan pada persamaan 2.3 berikut:

∆𝐿 = 𝑉

_𝑟

∙ 𝑇 (2.3)

Keterangan:

ΔL = panjang segmen (km)

𝑉

_𝑟

= kecepatan angin pada link (km/jam) 𝑇 = waktu sampling 60 detik

c. Redaman hujan pada masing-masing link diperoleh pada persamaan 2.4

berikut:

𝐴(𝑘) = ∑ ^𝑁 _𝑛=0 𝑎 𝑅 ^𝑏 (𝑘 − 𝑛)∆𝐿𝑛 (2.4) Keterangan :

A (k) = redaman hujan untuk k=1,2,…,n (dB) ΔL = panjang segmen (km)

R = intensitas hujan (mm/h)

a,b = koefisien REQ ITU-R 838-4 (a=0,187 dan b=1,021) frekuensi 30 Ghz.

2.2.1 Kelebihan metode Synthetic Storm Technique (SST)

a. Perhitungan redaman hujan Synthetic Storm Technique (SST) dapat dihitung dengan menggunakan pengukuran curah hujan langsung dan data cuaca dengan mempertimbangkan arah dan kecepatan angina.

b. Perhitungan redaman hujan Synthetic Storm Technique (SST) dapat diimplementasikan pada statistik redaman hujan seperti fade slope, fade duration, frequency scaling factor, dan cell site diversity.

c. Perhitungan redaman hujan Synthetic Storm Technique (SST) dapat memperoleh distribusi redaman hujan yang dapat digunakan untuk perhitungan link budget yang berguna untuk menerapkan sistem komunikasi handal di Indonesia yang beriklim tropis.

2.2.2 Kekurangan metode Synthetic Storm Technique (SST)

a. Perhitungan redaman hujan Synthetic Storm Technique (SST) diperlukan lebih banyak data cuaca curah hujan sehingga estimasi redaman hujan lebih akurat pada perhitungan parameternya.

b. Perhitungan redaman hujan Synthetic Storm Technique (SST) harus mengetahui sudut arah kedatangan angin pada keberadaan suatu letak link.

c. Perhitungan redaman hujan Synthetic Storm Technique (SST) harus memperhatikan rekomendasi ITU-R untuk setiap probabilitas redaman hujan pada frekuensi kerja yang digunakan.

2.3 SISTEM KOMUNIKASI RADIO GELOMBANG MILIMETER

Frekuensi sangat tinggi ( EHF ) adalah sebutan International

Telecommunication Union (ITU) untuk pita frekuensi radio dalam spektrum

elektromagnetik dari 30 hingga 300 gigahertz (GHz). Terletak di antara pita frekuensi super tinggi, dan pita inframerah jauh yang juga disebut sebagai celah terahertz bisa dilihat pada gambar 2.2 pita frekuensi. Gelombang milimeter ini memiliki panjang gelombang dari 10 mm hingga 1 mm penulisan gelombang milimeter disingkat MMW atau mmW. Gelombang millimeter dengan kecepatan data 20 Mbps sampai jarak 2 km adalah solusi yang paling efektif untuk lonjakan terbaru dalam penggunaan internet nirkabel. Spesifikasi ini mampu memberikan aplikasi 'world wide web nirkabel' (wwww) [8].

Gambar 2. 2 Pita Frekuensi [10]

Gelombang elektromagnetik yang panjangnya milimeter pertama kali diteliti pada tahun 1890 ilmuwan Bengali India, Jagadish Chandra Bose.

Dibandingkan dengan band yang lebih rendah, gelombang radio di band ini memiliki atenuasi atmosfer tinggi mereka diserap oleh gas di atmosfer. Oleh karena itu, mereka memiliki jarak pendek dan hanya dapat digunakan untuk komunikasi terestrial sepanjang sekitar satu kilometer. Penyerapan oleh kelembaban di atmosfer adalah signifikan kecuali di lingkungan gurun, dan redaman oleh hujan (hujan pudar) adalah masalah serius bahkan dalam jarak pendek. Namun jangkauan propagasi pendek memungkinkan jarak penggunaan kembali frekuensi yang lebih kecil daripada frekuensi yang lebih rendah. Panjang gelombang pendek memungkinkan antena ukuran sederhana memiliki lebar pancaran kecil, semakin meningkatkan potensi penggunaan ulang frekuensi.

2.3.1 Penerapan Gelombang Milimeter

Gelombang millimeter pada penerapannya memiliki kelebihan atau

manfaat sehingga menjadi kuat bagi aplikasi komunikasi mobile wireless masa

depan. Kelebihan atau manfaat ini maka gelombang mm cocok untuk komunikasi mobile 5G melebihi teknologi nirkabel sub-6GHz. Kelebihan tersebut meliputi sebagai berikut:

a. Menyediakan bandwidth yang lebih besar dan karenanya jumlah pelanggan dapat ditampung lebih.

b. Karena bandwidth yang kurang dalam kisaran milimeter, lebih menguntungkan untuk pengembangan sel yang lebih kecil.

c. Cakupan tidak terbatas pada kondisi Line Of Sight (LOS) sebagai urutan pertama jalur pencar yang layak. Prasyarat LOS ini banyak diterapkan pada teknologi wireless konvensional.

d. Ukuran antena secara fisik kecil dan karenanya sejumlah besar antena dikemas dalam ukuran kecil. Hal ini memungkinkan penggunaan M-MIMO di eNode B atau Access Point untuk meningkatkan kapasitas.

e. Beamforming dinamis digunakan sehingga menghindarkan pathloss lebih tinggi pada frekuensi gelombang mm.

f. Jaringan gelombang milimeter 5G mendukung backhaul multigigabit sampai 400 meter dan akses seluler sampai 200-300 meter.

g. Gelombang millimeter hanya mendukung kondisi propagasi LOS. Oleh karena cakupan terbatas akibat LOS [8].

2.4 SISTEM HUJAN

Hujan atau rainfall merupakan salah satu jenis kondensasi uap air di atmosfer yang jatuh vertikal di atas permukaan bumi, dan diukur oleh penakar hujan. Hujan didefinisikan sebagai bentuk air yang jatuh ke permukaan bumi. Hujan berbeda dengan gerimis, hujan memiliki diameter tetes lebih dari 0,5 mm dengan intensitasnya lebih dari 1,25 mm/jam, sedangkan gerimis memiliki diameter tetes kurang dari 0,5 mm dan memiliki intensitas kurang dari 1 mm/jam. Durasi hujan adalah waktu yang dihitung dari saat hujan mulai turun sampai berhenti, yang biasanya dinyatakan dalam jam.

2.4.1 Intensitas Hujan

Intensitas hujan rerata adalah perbandingan antara kedalaman hujan dengan

intensitas hujan. Analisis untuk menghitung jumlah curah hujan dalam satu satuan

waktu, yang biasanya dinyatakan dalam mm/jam, mm/hari, mm/bulan, mm/tahun dan sebagainya, yang berturut-turut sering disebut hujan jam-jaman, harian, mingguan, bulanan, tahunan dan sebagainya disebut dengan intensitas hujan [9].

Berikut table 2.1 jenis-jenis hujan berdasarkan dengan jumlah intensiats hujan.

Tabel 2. 1 Jenis-jenis Hujan Berdasarkan Intensitas Hujan [10]

Derajat Hujan

Intensitas Curah Hujan

(mm)

Karakteristik Lingkungan

1 JAM 24 JAM

Hujan Sangat Ringan < 1 < 5 Tanah agak basah/sedikit basah

Hujan Ringan 1 – 5 5 – 20

Tanah menjadi basah semua, tanah belum lengket, bunyi hujan belum terdengar

Hujan Normal/Sedang 5 – 10 20 – 50

Tanah sudah dapat membentu puddle, bunyi hujan sudah terdengar.

Hujan Lebat 10 – 20 50 – 100

Air tergenang di seluruh permukaan tanah, bunyi hujan keras terdengar dari genangan.

Hujan Sangat Lebat > 20 > 100

Hujan seperti

ditumpahkan, saluran dan drainase meluap.

Curah hujan merupakan ketinggian air hujan yang terkumpul dalam tempat yang datar, tidak menguap, tidak meresap, dan tidak mengalir. Curah hujan dalam 1 (satu) milimeter memiliki arti dalam luasan satu meter persegi pada tempat yang datar tertampung air setinggi satu milimeter atau tertampung air sebanyak satu liter.

Gambar 2.3 menunjukan ilustrasi arti 1 milimeter curah hujan, dengan perbandingan volume dan luas alas maka berapapun luasnya, jika pada hujan yang sama, tinggi air hujan (curah hujan) akan selalu sama [10].

Gambar 2. 3 Ilustrasi Arti 1 Milimeter Curah Hujan [11]

2.4.2 Perhitungan Intensitas hujan

Tahap perhitungan intensitas curah hujan dari jumlah rata-rata curah hujan (mm) dikonversikan kedalam bentuk rainfall intensity atau Intensitas Hujan dengan jumlah satuan (mm/h), untuk mengubah curah hujan menjadi tingkat hujan, untuk estimasi redaman hujan atau rain attenuation pada sistem komunikasi. Cara mengkonversi curah hujan(mm) menjadi intensitas hujan(mm/h) menggunakan rumus persamaan 2.5 sebagai berikut [11]:

𝑅 _𝐷 = 𝐿 × ⁶⁰

𝑇 (2.5)

Keterangan:

R

D

= Rain Rate Intensity atau intensitas hujan (mm/h) L = Nilai maksimum curah hujan (mm)

T = Interval rata-rata waktu yang ditentukan 60 = ketentuan waktu sampling

2.4.3 Redaman Hujan

Hujan menyebabkan pelemahan di gelombang elektromagnetik melalui proses penyerapan dan hamburan [12]. Redaman curah hujan atau rain attenuation adalah fenomena relatif terhadap curah hujan dan frekuensi yang mengakibatkan meningkatnya kehilangan lintasan atau jalannya suatu link propagasi, membatasi cakupan area, dan akibatnya menurunkan kinerja sistem komunikasi. Rain attenuation model dari data yang dikumpulkan selama lokasi dari sumber yang berbeda. Efek penyerapan disajikan pada frekuensi tertentu, yang dapat menjadi signifikan pada frekuensi dekat 22GHz dan 60GHz karena uap air dan oksigen, masing-masing pada masing-masing link propagasi [13].

ITU-R adalah sebuah organisasi yang standar aturan untuk telekomunikasi

dan memberikan langkah demi langkah pendekatan untuk prediksi redaman hujan

pada link radio terrestrial, namun model ini tidak tampil baik di daerah tropis [14],

dan pada tingkat curah hujan yang tinggi sejak rata-rata radius hujan di daerah tropis

lebih besar dari yang di nontropical dan data untuk model ITU didasarkan pada data

yang dikumpulkan dari daerah beriklim dunia. Kabut pelemahan mendominasi di

band inframerah dan optik sedangkan redaman hujan memainkan malapetaka di

gelombang milimeter band. Propagasi gelombang mikro dipengaruhi oleh

perubahan di atmosfer yang lebih rendah; Kehadiran hydrometeors seperti hujan, kabut, uap air, dan oksigen dalam jalur gelombang radio dapat menghasilkan efek yang sangat signifikan dalam penyerapan energi.

Dengan peningkatan curah hujan, redaman dalam komunikasi radio link meningkat, yang menunjukkan merugikan efek di gelombang microwave dan frekuensi gelombang milimeter , karena EMwaves atau gelombang elektromagnetik paling dipengaruhi oleh hamburan dan fenomena penyerapan. Hamburan yang menyebabkan pelemahan pada ketinggian yang lebih tinggi dari atmosfer. Dalam perancangan link microwave, ada beberapa poin penting yang perlu dipertimbangkan seperti keandalan sistem, desain ekonomis, sekarang dan pemilihan frekuensi masa depan, perencanaan situs, dan sistem multilevel.

Redaman hujan atau rain attenuation telah diakui sebagai kendala utama dalam desain komunikasi gelombang elektomagnetik baik gelombang microwave maupun gelombang milimeter link di operasi pada frekuensi di atas 10GHz [15].

Redaman curah hujan yang berlebihan merupakan fenomena umum sepanjang tahun dan curah hujan sangat bervariasi di lokasi kecil di atas jarak kecil, redaman hujan lebih signifikan dalam menyebabkan hilangnya propagasi dan dapat menyebabkan banyak kerusakan sinyal gelombang microwave maupun gelombang milimeter . Redaman hujan menurunkan kinerja sistem dan membatasi penggunaan frekuensi yang lebih tinggi untuk sistem komunikasi Line Of Sight (LOS) terestrial.

Pelemahan sinyal karena redaman hujan memainkan peran sangat penting pada

frekuensi yang lebih tinggi dari 10GHz, mengingat semua faktor ini jelas bahwa

redaman yang di sebabkan oleh hujan diperlukan [15]. Gambar 2.4 menunjukan

grafik estimasi penyerapan atmosfer pada frekuensi tertentu dengan jenis curah

hujan yang dialami.

Gambar 2. 4 Estimasi Penyerapan Atmosfer Pada Frekuensi Tertentu [17]

Grafik estimasi penyerapan atmosfer pada frekuensi tertentu dengan jenis curah hujan yang dialami terdapat 4 bagian yaitu terdiri dari:

1. Cloudburst (Hujan Sangat Lebat) merupakan curah hujan ekstrem dalam waktu singkat kadang disertai hujan es, dan disertai badai petir. Curah hujan yang cepat dari awan cumulonimbus dimungkinkan karena proses presipitasi Langmuir di mana tetesan besar dapat tumbuh dengan cepat dengan menggumpal . Intensitas hujan pada redaman hujan sebesar 100 mm/h.

2. Heavy rain (Hujan Lebat) merupakan curah hujan di dalam penakar mencapai 15 mm/h, menimbulkan suara gemuruh, dan dapat disertai badai guntur.

3. Moderate rain (Hujan Sedang) merupakan curah hujan ketika pada redaman hujan sebesar 4 mm/h, dengan disertasi hujan yang tidak stabil.

4. Light rain (Gerimis) merupakan presipitasi hujan ringan dengan turunnya air dalam jumlah kecil daripada hujan, yang umumnya lebih kecil dari 0.5 mm (0.02 in.) dalam diameter. Gerimis terjadi, disebabkan awan stratus kecil dan awan stratocumulus. Tingkat presipitasi gerimis terjadi dalam hitungan milimeter dalam sehari atau kurang yang jatuh hingga tanah, dengan redaman hujan sebesar 1 mm/h [16].

2.5 SISTEM ANGIN

Angin merupakan udara yang bergerak disebabkan oleh rotasi bumi. Angin

menunjukan adanya perbedaan tekanan udara di sekitarnya. Angin udara yang

bergerak dari tekanan yang tinggi ke tekanan yang rendah. Angin memainkan peran

penting dalam menentukan dan mengendalikan iklim dan cuaca, di dekat permukaan Bumi, angin umumnya mengalir di sekitar daerah dengan tekanan tinggi ke rendah. Angin akan memutar berlawanan jarum di sekitar posisi terendah di belahan Bumi utara dan searah jarum jam di sekitar belahan Bumi selatan. Jika dipanaskan udara akan memuai dan itu menjadi lebih ringan sehingga naik.

Apabila itu terjadi, tekanan udara akan turun karena udaranya berkurang atau kosong. Udara dingin di sekitarnya mengalir ke tempat yang bertekanan rendah tadi. Udara yang menyusut menjadi lebih berat dan turun ke tanah. Di atas tanah udara menjadi panas lagi dan naik kembali. Adanya matahari menyebabkan udara menjadi dingin yang menggantikan udara yang naik. Ini juga mengalami pemuaian dan akhirnya naik ke angkasa. Faktor yang menyebabkan terjadinya angin sebagai berikut :

a. Gradien Barometris, bilangan yang menunjukan perbedaan tekanan udara dari dua isobar yang jaraknya 111 kilometer. Semakin besar gradien barometris maka akan semakin cepat tiupan anginnya.

b. Letak tempat, angin yang berada di daerah khatulistiwa akan bertiup lebih cepat jika dibandingkan yang bertiup di daerah di luar garis khatulistiwa.

c. Ketinggian tempat, semakin tinggi suatu tempat, maka angin yang bertiup semakin cepat. Ini dipengaruhi gaya gesekan yang menghambat laju udara.

Maka di gunung, pohon atau topografi yang tidak rata akan memberikan gesekan yang besar.

d. Waktu, Angin bergerak cepat pada siang hari bergerak lambat pada malam hari.

2.5.1 Arah Angin

Arah mata angin adalah panduan yang dipergunakan untuk menentukan

arah. Kebanyakan di gunakan dalam kompas, navigasi, dan peta. Terdapat delapan

arah pada mata angin yaitu utara, timur laut, timur, tenggara, selatan, barat daya,

barat dan barat laut. Barat, timur, utara dan selatan adalah empat mata angin yang

utama. Kutub bumi digambarkan dengan utara dan selatan sedangkan penentu arah

putar bumi adalah timur dan barat bisa dilihat pada gambar 2.5 dibawah ini:

Gambar 2. 5 Nama-Nama Arah Mata Angin [18]

Berikut ini adalah tabel 2.2 daftar nama nama arah mata angin lengkap juga dengan singkatan bahasa inggris dan dilengkapi juga dengan besar derajat pada arah mata angin [17].

Tabel 2. 2 Daftar Nama-Nama Arah Mata Angin Dan Besar Derajat Arah [18]

No Nama Bahasa

Inggris Singkatan Nama Bahasa

Indonesia Singkatan Besar Derajat

1 North N Utara U 360°

2 North

Northeast NNE Utara Timur

Laut UTL 022,5°

3 Northeast NE Timur Laut TL 45°

4 East Northeast ENE Timur Timur

Laut TTL 67,5°

5 East E Timur T 90°

6 East Southeast ESE Timur

Menenggara TM 112,5°

7 Southeast SE Tenggara TG 135°

8 south Southeast SSE Selatan

Menenggara SM 157,5°

9 South S Selatan S 18°

10 South

Southwest SSW Selatan Barat

Daya SBD 202,5°

11 Southwest SW Barat Daya BD 225°

12 West Soutwest WSW Barat Barat

Daya BBD 247,5°

13 West W Barat B 27°

14 West Northwest WNW Barat Barat

Laut BBL 292,5°

15 Northwest NW Barat Laut BL 315°

16 North

Northwest NNW Utara Barat

Laut UBL 337,5°

2.5.2 Kecepatan Angin

Kecepatan angin adalah cepat lambatnya angin bertiup pada suatu tempat.

Angin merupakan besaran vektor yang mempunyai arah dan kecepatan. Angin adalah gerak udara yang sejajar dengan permukaan bumi. Udara bergerak dari daerah bertekanan tinggi ke daerah bertekanan rendah. Angin terjadi disebabkan oleh adanya beda tekanan horizontal. Angin permukaan memiliki gaya gesek karena adanya kekasaran permukaan bumi. Gaya gesek menyebabkan kecepatan angin melemah. Sirkulasi umum atmosfer adalah gerak rata-rata dari angin di permukaan bumi.

Daerah sekitar equator yang tekanannya rendah, angin akan memusat dan naik, dan angin permukaan akan menjadi lemah atau berubah. Gaya gradien tekanan berarah dari tekanan tinggi subtropis menuju daerah konvergensi intertropis, angin dibelokkan oleh rotasi bumi sehingga angin membuat sudut pada waktu mendekati equator [18].

2.5.3 Prinsip Pergerakan Angin

Terdapat tiga kategori pada pola pergerakan angin yaitu terdiri dari, laminar, turbulen, dan terpisah, dapat dijelaskan pada table 2.3 kategori pergerakan angin [19].

Tabel 2. 3 Kategori Pergerakan Angin [20].

No Nama Pola Ilustrasi Keterangan

1 Laminar

Arus angin relatif sejajar satu sama lain dan dapat terprediksi karena tururbulensi internalnya rendah.

2 Turbulen

Pada awalnya pola

laminar yang mengalami

perubahan pola menjadi

acak dan tidak terprediksi

akibat adanya elemen

eksternal.

3 Terpisah

Pergesekan antar arus angin dapat mengurangi keceatan angin pada arus angin tertentu dalam kesejajaran yang tetap sama dan tanpa terbulensi internal.

2.5.4 Alat Pengukuran Angin

Pada jaman dahulu, sebelum ada alat pengukur, angin ditaksir dengan skala kekuatan angin yang dikemukakan oleh armada Beaufort dan disebut skala Beaufort. Ada 13 skala dari skala Beaufort 0 (nol) artinya angin tenang (calm) sampai skala 12 artinya angin siklon. Angin merupakan besaran vector yang mempunyai besar dana rah. Wind speed artinya skala besar kecepatan saja, sedangkan wind velocity artinya besaran vector artinya besarnya kecepatan dan arahnya. Wind speed diukur dengan anemometer, wind direction diukur dengan wind vane, dan wind velocity diukur dengan anemovane [20]. Tabel 2.4 menunjukan hubungan skala (bilangan) Beaufort dan kecepatan angin serta gejala yang dialami terhadap keadaan angin.

Tabel 2. 4 Hubungan Skala (Bilangan) Beaufort Dan Kecepatan Angin [21]

Skala Beaufort

Keadaan

Angin Gejala yang diamati Kecepatan Angin

Knot Ms^-1 Km/J

0 Tenang Tenang, asap naik

vertical. < 1 0 – 0,2 < 1

1 Udara

Ringan

Arah angin ditunjukan oleh arah hanyut asap, tetapi tidak oleh pengukuran arah angin.

1 - 3 0,3 – 1,5 1 - 3

2 Sepoi Lemah

Angin terasa pada muka;

daun-daun menggeresik;

alat pengukur arah angin mulai digerakan angin.

4 -6 1,6 – 3,3 4 - 7

3 Sepoi

Lembut

Daun dan ranting kecil tetap bergerak; angin membentangkan bendera ringan.

7 - 10 3,4 – 5,4 12 – 19

4 Sepoi

Sedang

Daun dan kertas naik ke atas; cabang kecil bergerak.

11 - 16 5,5 – 7,9 20 – 28

5 Sepoi Segar

Pohon kecil mulai bergoyang;timbul bentuk gelombang kecil pada perairan pedalaman.

17 - 21 8,0 – 10,7 29 – 38

6 Sepoi Kuat Cabang besar bergerak;

kawat telepon terdengar 22 - 27 10,3 – 13,8 39 – 49

berdesing; sulit memakai paying.

7

Angin Ribut Lemah / Angin Puyuh

Seluruh pohon bergerak;

tidak mudah berjalan melawan angin.

28 - 33 13,9 – 17,1 50 – 61

8

Angin Ribut / Angin Puyuh

Kuat

Ranting pohon patah;

umumnya menghalangi gerak maju.

34 - 40 17,2 – 20,7 62 – 74

9

Angin Ribut Kuat / Angin Puyuh

Sangat Kuat

Kerusakan ringan pada

bangunan. 41 - 47 20,8 – 24,4 75 – 88

10 Badai / Topan

Jarang terjadi di pedalaman; pohon tumbang; kerusakan agak besar pada bangunan.

48 - 55 24,5 – 28,4 89 – 102

11

Badai Amuk / Topan

Badai

Sangat jarang terjadi;

disertai kerusakan yang luas.

56 - 63 28,5 – 32,6 103 – 117

12

Siklon / Topan Badai Sangat Hebat

Gelombang tinggi, hujan

deras ≥ 64 ≥ 32,7 ≥ 118

2.6 TEKNIK DIVERSITAS

Salah satu metode yang efektif untuk meningkatkan kinerja sistem pada kanal fading. kanal Fading merupakan karakterisktik utama dalam propagasi radio bergerak. Fading dapat didefinisikan sebagai perubahan fase, polarisasi dan atau level dari suatu sinyal terhadap waktu. Definisi dasar dari fading yang paling umum adalah yang berkaitan dengan mekanisme propagasi yang melibatkan refraksi, refleksi, difraksi, hamburan dan redaman dari gelombang radio [21].

Teknik diversitas didasari pada kenyataan bahwa kesalahan di penerima terjadi dengan adanya fading yang terlalu dalam. Jika system dapat mengirimkan kepada penerima beberapa replika dari sinyal informasi yang sama, yang kemudian ditransmisikan, maka probabilitas seluruh komponen sinyal akan mengalami fading yang dalam akan dapat dikurangi. Suatu kanal mengalami fading yang dalam, maka

m

adalah peluang seluruh kanal m mengalami fading yang dalam. Ada beberapa cara

untuk membuat penerima memperoleh m replika sinyal informasi yang masing-

masing memiliki fading yang independen. Bagian ini akan menggambarkan secara

prinsip beberapa teknik diversitas untuk mengatasi fading [22].

2.6.1 Teknik Diversitas Frekuensi

Pada teknik diversitas frekuensi sinyal informasi yang sama ditransmisikan dengan frekuensi pembawa sebanyak m (m>1). Frekuensi pembawa harus dipisahkan sehingga fading yang terjadi untuk masing-masing pembawa tidak berkorelasi . Kekurangan sistem ini adalah tidak efisiensi dalam spektrum frekuensi dan membutuhkan transmiter yang terpisah [22].

2.6.2 Teknik Diversitas Waktu

Cara kedua untuk memperoleh replika sinyal informasi yang sama dengan fading independen adalah dengan mentransmisikan sinyal dalam m slot waktu yang berbeda atau dengan menggunakan pelambat waktu (time delay) pada percabangan penerima yang berbeda pada m jarak waktu yang berbeda sinyal yang mengalami fading secara acak dengan syarat sinyal-sinyal tersebut terpisah cukup besar dari segi waktu dan tidak saling berkorelasi [22].

2.6.3 Teknik Diversitas Ruang (Space Diversity)

Teknik ini menggunakan L antena (panjang fisik antena) yang berbeda sebagai penerima yang terpisah pada jarak tertentu sehingga di dapat L sinyal yang independen. Konsep dasarnya adalah jika ada dua atau lebih jalur sinyal dengan informasi yang sama, relatif tidak berkorelasi maka dapat dipilih sinyal yang tidak mengalami kondisi fading yang parah. Tingkat kenaikan perbaikan kinerja terjadi pada saat pertama kali digunakannya teknik diversitas ruang yaitu ketika jumlah antena penerima ditambah. Jumlah antena yang semakin banyak akan membuat sistem semakin komplek dan perbandingan antara diversity gain yang diberikan teknik diversitas dengan semakin kompleknya sistem menjadi tidak efisien [22].

2.6.4 Teknik Diversity Combining

Teknik kombining adalah metode untuk mengkombinasikan sinyal

informasi yang sama namun mengalami fading yang berbeda sehingga akhirnya

didapatkan satu sinyal informasi hasil kombinasi. Algoritma kombining secara

umum diberikan gambaran dibawah ini. Algoritma kombining yang ada dibedakan

dari cara operasi perkalian faktor gain dengan sinyalnya. Gambar 2.6 menunjukkan

blok diagram dari metode ini:

Gambar 2. 6 Pemodelan Umum Teknik Combining [23]

Terdapat 3 jenis teknik diversity combining yang digunakan untuk menggunakan menghubungkan berbagai macam skema diversitas, yaitu sebagai berikut:

1. Selection Combining (SC) 2. Equal Gain Combining (EGC) 3. Maximal Ratio Combining (MRC) 2.6.4.1 Selective Combining (SC)

Teknik diversitas ini bekerja dengan prinsip memilih sinyal dengan harga Signal to Noise Ratio (SNR) tertinggi dari seluruh sinyal yang diterima dari L antena. Penyeleksian sinyal dengan SNR tertinggi berkaitan dengan sinyal hasil modulasi yang memilki harga amplitudo yang besar pula.

Gambar 2. 7 Selective Combining [23]

Blok diagram dari metoda ini ditunjukkan pada gambar 2.7 di atas, ada L cabang diversitas untuk sinyal yang masuk ke rangkaian pemilih, yang merupakan sinyal terkuat yang dipilih dan merupakan output dari rangkaian ini. Pada keadaan kanal fading, dengan L cabang kanal Rayleigh yang terdapat pada penerima dan diasumsikan setiap cabang memiliki harga rata-rata SNR yang sama besar, yang dirumuskan dengan persamaan 2.6 berikut :

𝑃𝑠𝑐 = max(𝑃

_𝑛

) (2.6)

Keterangan :

1. 𝑃𝑠𝑐 = Power Selective Combining (dB)

2. 𝑃𝑛 = n;1,2 , daya yang diterima dari hub adalah P

n

dengan n=1,2 Output SC[30].

2.6.4.2 Equal Gain Combiner (EGC)

Equal Gain Combiner (EGC) atau penggabung penguat berimbang menjumlahkan sinyal dari cabang-cabang yang berbeda setelah disamakan fasanya tanpa pembobotan untuk memperoleh sinyal resultan yang dirumuskan dengan persamaan 2.7 berikut, serta gambar 2.8 menunjukkan blok diagram dari metode ini:

𝑃 _𝐸𝐺𝐶 = 10𝑙𝑜𝑔 ₁₀ [ ¹

2 (ψ

11/2

+ ψ

21/2

)

²

] (2.7) Keterangan:

1. 𝑃 _𝐸𝐺𝐶 = Power Equal Gain Combiner (dB)

2. 𝜓 _𝑛 = 10 ^𝑝

^𝑛/10

3. 𝑃𝑛 = n;1,2 , daya yang diterima dari hub adalah P

n

dengan n=1,2 dalam skala linear Output EGC

Gambar 2. 8 Equal Gain Combiner (EGC) [23]

2.6.4.3 Maximal Ratio Combining (MRC)

Pada teknik diversitas Maximal Ratio Combining (MRC) ini sinyal sejumlah L disamakan sudut fasanya (co-phase) dan untuk masing-masing cabang diboboti dengan peredam fading. SNR resultannya merupakan jumlah dari SNR seluruh cabang. Pada metoda ini, sinyal dari semua cabang di co-phase dan masing- masing diberi bobot untuk menyediakan SNR yang optimal pada sisi output.

Gambar 2.9 menunjukkan blok diagram dari metode ini:

Gambar 2. 9 Maximal Ratio Combining [23]

Gambar 2.9 Maximal Ratio Combining [22]

Dimana ada L cabang yang masuk ke rangkaian dan di setiap cabang dilakukan proses pembobotan sehingga dihasilkan proses penggabungan yang optimal yang dirumuskan dengan persamaan 2.8 berikut :

𝑃 _𝑀𝑅𝐶 = 10𝑙𝑜𝑔 ₁₀ (𝜓 ₁ + 𝜓 ₂ ) (2.8) Keterangan:

1. 𝑃 _𝑀𝑅𝐶 = Power Maximal Ratio Combining (dB) 2. ψ

n

= 10

^P

n/10 untuk n = 1, 2 dalam skala linear.

3. 𝑃𝑛 = n;1,2 , daya yang diterima dari hub adalah P

n

dengan n=1,2 Output EGC

Perhitungan diversity gain(dB) merupakan perbedaan antara atenuasi pada link default dan pada dua link dengan cell site diversity. Diversity gain(dB) dihitung untuk outage probability dengan permasaan 2.9 berikut:

G(p) = A(p)-A

d

(p) (2.9) Keterangan:

1. P = probability outage(%)

2. A(p) = Attenuation site diversity single link (dB) 3. A

d

(p) = Attenuation site diversity dual link (dB)

2.7 MODEL PROPAGASI

Propagasi adalah propagasi terdapat istilah propagasi ruang bebas.

Propagasi ruang bebas terjadi bila ada jalur Line of Sight (LOS) yaitu tidak ada

penghalang (obstacle) yang menghalangi propagasi gelombang radio antara

pemancar dan penerima [23] ditunjukan pada gambar 2.10 dibawah ini:

Gambar 2. 10 Propagasi Line of Sight (LOS) [24]

Pada propagasi ruang bebas hanya ada rugi-rugi sinyal sebagai fungsi jarak antara pemancar dan penerima. Model yang paling sederhana adalah apabila kondisi saling melihat antara pemancar dan penerima terpenuhi dan hanya ada satu sinyal langsung yang diterima, sehingga perhitungan redaman dilakukan dengan menggunakan rumus redaman ruang bebas atau free space loss (FSL) dan berlaku juga pada frekuensi mmWave [23]. 𝐹𝑆𝐿 (𝑑𝐵) = 34,5 + 20 log(𝑓 𝑀ℎ𝑧) + 20 log(𝐷 𝐾𝑚) (2.10) Pada redaman ruang bebas (FSL), dua variabel yang mempengaruhinya adalah frekuensi pembawa yang digunakan dan jarak antar transmitter dan receiever. Model propagasi berdasarkan kondisi lingkungan pemancar dan penerima dibedakan menjadi dua, yaitu propagasi indoor dan model propagasi outdoor. Propagasi indoor berbeda sehingga berbeda dengan model propagasi outdoor. Pada model propagasi indoor ada penambahan beberapa parameter yang perlu dipertimbangkan, seperti jumlah dinding dan lantai [23].

2.8 PERHITUNGAN LINK BUDGET

Perhitungan link budget merupakan metode yang digunakan untuk menunjukkan kesesuaian hasil perancangan sistem komunikasi dan mengantisipasi kemungkinan rugi-rugi sehingga kualitas dan kehandalan sistem tetap terjaga.

Perhitungan link budget terdiri dari beberapa perhitungan parameter sebegai berikut [24]:

2.8.1 Jarak lintasan transmisi

Jarak antar site dapat dihitung dengan cara menentukan posisi nominal

dua titik pada garis bumi dan menghitung jaraknya. Letak nominal titik

biasanya dinyatakan dalam garis lintang dan garis bujurnya. Titik garis lintang

dan garis bujur tersebut dinyatakan dalam derajat, menit dan detik. Nilai