TUGAS AKHIR – RE 1599
PROPAGASI
OUTDOOR TO INDOOR
UNTUK PELAYANAN
KOMUNIKASI BERGERAK PADA FREKUENSI 2 GHz
DENGAN SUDUT ELEVASI TINGGI BERBASIS
HIGH
ALTITUDE PLATFORM STATION
(HAPS)
HARUM PUSPITARINI NRP 2203109605 Dosen Pembimbing
Ir. Achmad Mauludiyanto, MT
Dr. Ir. Gamantyo Hendrantoro, M.Eng. JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2006
PROPAGASI OUTDOOR TO INDOOR UNTUK PELAYANAN KOMUNIKASI BERGERAK PADA FREKUENSI 2 GHz
DENGANSUDUT ELEVASI TINGGI BERBASIS HIGH ALTITUDE PLATFORM STATION
(HAPS)
TUGAS AKHIR
Diajukan Guna Memenuhi Sebagian Persyaratan Untuk memperolah Gelar Sarjana Teknik
Pada
Bidang Studi Telekomunikasi Multimedia Jurusan Teknik Elektro
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Menyetujui : Dosen Pembimbing I,
Ir. Achmad Mauludiyanto,MT NIP. 131 843 384
Dosen Pembimbing II,
Dr. Ir. Gamantyo Hendrantoro, M.Eng NIP. 132 048 147
SURABAYA JUNI, 2006
ABSTRAK
HAPS (High Altitude Platform Station) adalah teknologi infrastruktur telekomunikasi yang mempunyai kemampuan tinggi, tetapi biayanya relatif murah. HAPS berupa wahana balon udara/gas atau pesawat terbang yang berada pada lapisan stratosfir di ketinggian 20-50 km di atas permukaan laut. HAPS dapat mengcover area layanan yang luas, tergantung dari ketinggian HAPS dan sudut elevasi yang diterima dari lokasi user. HAPS dibagi menjadi dua bagian utama, yang pertama platform (wahana) yang terdiri dari perangkat propulsi, bahan bakar dan penyediaan energi. Yang kedua payload yang terdiri atas perangkat telekomunikasi atau broadcasting dalam bentuk semacam transponder.
Pada Tugas Akhir ini akan dibahas tentang propagasi outdoor to indoor untuk pelayanan komunikasi bergerak pada frekuensi 2 GHz dengan sudut elevasi tinggi. Disini digunakan 2 pendekatan yang berbeda untuk memperkirakan besarnya rugi-rugi penetrasi dalam gedung, yaitu: dengan model empiris dan model 3-D ray tracing.
Dalam perhitungan rugi penetrasi gedung digunakan sudut
elevasi tinggi antara 55o-90o pada frekuensi 2 GHz dengan bahan
dielektrik yang berbeda-beda. Setelah diperoleh hasilnya antara kedua model tersebut, kemudian dibandingkan dan di analisa rugi penetrasinya. Dari kedua model yang digunakan maka dapat disimpulkan bahwa rugi penetrasi dapat berfungsi untuk meningkatkan sudut elevasi.
Kata kunci : Propagasi outdoor to indoor, HAPS, rugi penetrasi gedung, model empiris, model 3-D ray tracing, sudut elevasi tinggi.
ABSTRACT
HAPS (High Altitude of Platform Station) is an infrastructure technology of telecommunications having high ability, but its expense is cheap relative. HAPS in the form of means of air balloon/gas or plane at the stratosphere coat in height 20-50 km is above sea surface. HAPS can covered the wide service area, depended from height of HAPS and elevation angle accepted from location user. HAPS divided to become two parts; the first is platform consisted of the peripheral propulsion, fuel and energy. The secondary is payload consisted by the peripheral of telecommunications or broadcasting in kind of transponder.
At this Final Project will be studied about outdoor to indoor propagation for the service of communications cellular at frequency 2 GHz with the high elevation angle. Here used by two different approaches to estimate the penetration loss in building, that is: with the empirical model and 3-D Ray Tracing model.
The calculation of building penetration loss used by high elevation angle between 550-900at frequency 2 GHz with the dielectric material which different each other. After obtained by its result between second of the model, and then to compared and analysis of its penetration loss. From second of model used, can be conclused that penetration loss can function to increase the elevation angle.
Keyword: Outdoor to indoor propagation, HAPS, building penetration loss, empirical model, 3-D Ray Tracing model, high elevation angle.
KATA PENGANTAR
Syukur alhamdulillah saya panjatkan kepada Allah SWT yang telah memberikan kasih, rahmat dan karunia-Nya kepada penulis sehingga dapat terselesaikannya tugas akhir ini dengan judul :
PROPAGASI OUTDOOR TO INDOOR UNTUK PELAYANAN KOMUNIKASI BERGERAK PADA FREKUENSI 2 GHz DENGAN
SUDUT ELEVASI TINGGI BERBASIS HIGH ALTITUDE PLATFORM STATION (HAPS)
Tugas akhir ini merupakan salah satu persyaratan akademis untuk menyelesaikan pendidikan S-1 pada Jurusan Teknik Elektro-ITS.
Tidak lupa kami sampaikan penghargaan dan rasa terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu kami dalam menyusun laporan Tugas Akhir ini sehingga dapat terselesaikan dengan baik, khususnya kepada :
1. Papa, Mama dan adik-adikku atas dukungannya berupa doa, motivasi,
kasih sayang & perhatian yang telah diberikan pada penulis.
2. Bapak Dr. Ir. Mochamad Ashari,M.Eng. selaku Ketua Jurusan Teknik
Elektro Fakultas Teknologi Industri ITS Surabaya.
3. Bapak Ir. Achmad Mauludiyanto, MT selaku Dosen Pembimbing 1
Tugas Akhir kami.
4. Bapak Dr. Ir. Gamantyo Hendrantoro, M.Eng selaku Dosen
Pembimbing 2 Tugas Akhir kami.
5. Bapak Ir. M. Aries Purnomo selaku koordinator bidang studi
Telekomunikasi Multimedia.
6. Ibu dan Bapak Penguji sidang Tugas Akhir.
7. Mas yang selalu memberikan semangat, perhatian, dan dukungan
kepada penulis.
8. Adek-adek sepupuku : Ririn, Dina, dan Yeyen atas dukungan dan
fasilitasnya.
9. Teman se-genk: Marini, Uniq, Nobee, Okty, Hasbi, Mbak Ira, Unet,
Hendra, Amin, Dedi, Mimin, Jihan, Shinta, makasih atas semua dukungan yang diberikan pada penulis.
10. Buat Ani: ” Thanks for all ”.
11. Seluruh temen-teman Lintas Jalur Teknik Elektro-ITS 2003.
12. Teman-teman baruku: Erna, Hari, Yanuar, Anin, Restu, Fitra, Wahyu Eko, Wowo’, Indah, Bang Hiras, dll. Makasih atas supportmya.
vi
13. Semua pihak yang telah membantu demi terselesaikannya laporan
Tugas Akhir ini.
Dalam penulisan laporan ini kami menyadari akan adanya kekurangan-kekurangan akibat dari keterbatasan pengetahuan kami. Untuk itu kami mengharapkan kritik dan saran membangun dari semua pihak agar dapat lebih baik di masa yang akan datang.
Surabaya, Juni 2006 Penulis
DAFTAR ISI
Bab Hal LEMBAR PENGESAHAN... ABSTRAK... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... i iii v vii ix xi BAB I PENDAHULUAN... 1.1 Latar Belakang... 1.2 Maksud dan Tujuan... 1.3 Pembatasan Masalah... 1.4 Metodologi Penelitian... 1.5 Sistem Pembahasan... 1.6 Relevansi... 1.7 Sistematika Penulisan... 1 1 1 2 2 3 3 4 BAB II DASAR TEORI...2.1 Pendahuluan...
2.2 Konsep Dasar High Altitude Platform Station
(HAPS)... 2.3 Teknologi Platform... 2.3.1 Platform Dengan Balon Udara... 2.3.2 Platform Dengan Pesawat Terbang... 2.4 Konsep dasar Propagasi Gelombang Radio... 2.5 Model Propagasi Free Space... 2.6 Model Empiris... 2.7 Model 3-D Ray Tracing... 2.7.1 Refleksi dan Transmisi... 2.7.2 Difraksi... 2.7.3 Geometri fresnel zone... 2.7.4 Model Difraksi Knife Edge... 2.8 Metode Deygout... 5 5 5 7 7 8 8 9 12 15 16 23 23 28 31 BAB III METODE PERHITUNGAN...
3.1 Perhitungan dengan Empiris... 33 33
3.1.1 Perhitungan Luas Jangkauan... 3.1.2 Perhitungan Jarak Dari User ke HAPS... 3.1.3 Perhitungan Free Space Loss (FSL)... 3.1.4 Perhitungan Rugi Penetrasi Gedung... 3.2 Perhitungan model 3-D Ray Tracing... 3.2.1 Parameter Difraksi... 3.2.2 Perhitungan Rugi difraksi... 3.3 Rugi-rugi Transmisi... 33 34 35 35 39 40 42 47 BAB IV PERHITUNGAN DAN ANALISA ...
4.1 Hasil Perhitungan Empiris... 4.2 Hasil Perhitungan Ray-Tracing... 4.3 Hasil Perhitungan Transmisi Langsung... 4.4 Pembahasan... 57 57 60 61 69 BAB V PENUTUP... 5.1 Kesimpulan... 5.2 Saran... 73 73 74 DAFTAR PUSTAKA... 75 DAFTAR RIWAYAT HIDUP... 77
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar Hal
Gambar 2.1 Sistem Komunikasi HAPS………... Gambar 2.2 Contoh Platform berupa Balon Udara... Gambar 2.3 Contoh Platform berupa Pesawat Terbang... Gambar 2.4 Parameter Jarak dan Sudut Elevasi untuk HAPS... Gambar 2.5 Gelombang datang dari medium 1 ke medium 2 pada
saat terjadi refleksi dan transmisi... Gambar 2.6 Perambatan gelombang elektromagnetik dengan
polarisasi TM... Gambar2.7.a Geometri difraksi Knife-Edge tinggi titik T dan R
sama ... Gambar2.7.b Peristiwa difraksi Knife-Edge tinggi titik T dan R
tidak sama... Gambar 2.7.c Knife-Edge yang sama untuk tinggi terkecil... Gambar 2.8 Lingkaran konsentris yang menggambarkan batasan
dari urutan Zone Fresnel ... Gambar 2.9 Ilustrasi Fresnel Zone untuk beda difraksi Knifeedge Gambar 2.10 Ilustrasi difraksi Knife-edge……… Gambar 2.11 Ilustrasi difraksi Deygout……… Gambar 3.1 Ilustrasi perhitungan rugi penetrasi gedung... Gambar3.2 Geometri Difraksi untuk menghitung rugi penetrasi
dengan Ray-Tracing... Gambar 3.3 Daerah yang diuji tampak atas... Gambar 3.4 Gedung A lantai 1... Gambar 3.5 Gedung A lantai 2... Gambar 3.6 Daerah yang diuji tampak samping... Gambar 3.7 Gedung A dengan 2 lantai... Gambar 3.8 Ilustrasi perambatan gelombang elektromagnetik yang langsung melalui tembok... Gambar 4.1 Luas jangkauan HAPS terhadap sudut elevasi tinggi.. Gambar 4.2 Jarak user ke HAPS terhadap sudut elevasi tinggi... Gambar 4.3 Rugi Free Space terhadap sudut elevasi tinggi... Gambar 4.4 Rugi penetrasi gedung model empiris terhadap sudut
elevasi tinggi... Gambar4.5 Rugi penetrasi gedung model 3-D Ray Tracing
terhadap sudut elevasi tinggi... 6 7 8 12 19 21 25 25 26 27 29 29 31 37 40 42 42 43 44 44 49 57 58 58 59 60 ix
Gambar4.6 Grafik perbandingan antara rugi free space, rugi empiris dan rugi 3-D ray tracing terhadap sudut elevasi tinggi... Gambar 4.7 Grafik perbandingan antara rugi difraksi, dan rugi
transmisi di Lantai 1 untuk lintasan langsung terhadap sudut elevasi tinggi... Gambar 4.8 Grafik perbandingan antara rugi difraksi, dan rugi
transmisi di Lantai 2 untuk lintasan langsung terhadap sudut elevasi tinggi... Gambar 4.9 Grafik perbandingan antara rugi difraksi, dan rugi
transmisi di Lantai 1 untuk lintasan langsung terhadap sudut elevasi tinggi... Gambar4.10 Grafik perbandingan antara rugi difraksi, dan rugi
transmisi di Lantai 1 untuk lintasan tidak langsung terhadap sudut elevasi tinggi... Gambar4.11 Grafik perbandingan antara rugi difraksi, dan rugi
transmisi di Lantai 2 untuk lintasan langsung terhadap sudut elevasi tinggi... Gambar4.12 Grafik perbandingan antara rugi difraksi, dan rugi
transmisi di Lantai 2 untuk lintasan tidak langsung terhadap sudut elevasi tinggi...
61 62 63 64 65 66 67 x
DAFTAR TABEL
Tabel Hal
Tabel 2.1 Parameter bahan untuk beberapa nilai frekuensi... 17
