Perhitungan Redaman Hujan Pada Kanal Gelombang Milimeter Untuk Daerah Medan

(1)

PERHITUNGAN REDAMAN HUJAN PADA KANAL

GELOMBANG MILIMETER UNTUK DAERAH MEDAN

OLEH :

CANDRA V. TAMBUNAN NIM : 090402091

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

PERHITUNGAN REDAMAN HUJAN PADA KANAL

GELOMBANG MILIMETER UNTUK DAERAH MEDAN

Oleh :

CANDRA V. TAMBUNAN NIM : 090402091

Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelarSarjana Teknik

pada

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

Sidang pada tanggal 15 bulan Januari tahun 2014 di depan penguji

1) Maksum Pinem, ST. MT : Ketua Penguji 2) Ir. Arman Sani, MT : Anggota Penguji

Disetujui Oleh : Pembimbing Tugas Akhir

(NAEMAH MUBARAKAH, ST. MT) NIP : 19790506 200501 2 004

Diketahui oleh :

Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU

(3)

ABSTRAK

Perkembangan teknologi layanan broadband saat ini menuntut suatu sistem komunikasi yang handal dan berkapasitas besar. Untuk memenuhi hal

tersebut, pengembangan sistem komunikasi itu sendiri mulai dialihkan pada

penggunaan frekuensi tinggi yang dikenal dengan kanal gelombang millimeter

pada frekuensi di atas 10 GHz. Pita gelombang millimeter mencakup rentang

frekuensi 30–300 GHz yang memiliki panjang gelombang 1–10 milimeter.

Permasalahan pada sistem yang menggunakan frekuensi di atas 10 GHz

untuk daerah tropis adalah redaman yang cukup besar terutama redaman yang

diakibatkan oleh hujan sehingga bisa menurunkan performansi dari sistem. Hal ini

disebabkan karena adanya absorbsi danscatteringatau hamburan oleh titik hujan. Untuk memperoleh statistik redaman hujan dapat dihitung dengan

menggunakan pengukuran curah hujan langsung dan data cuaca dengan

mempertimbangkan arah dan kecepatan angin menggunakan metode statistik

Synthetic Storm Technique (SST) untuk menghitung redaman hujan sepanjang link.

Dari hasil penelitian diperoleh nilai redaman hujan SST multi link kota Medan untuk panjang link 1 km, 2 km, 3 km dan 4 km masing – masing sebesar

5,91 dB, 10,67 dB, 17,8 dB, dan 23,67 dB. Perhitungan redaman hujan SST

menunujukkan bahwa semakin panjang link maka redaman hujan akan semakin

besar.

(4)

ii

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa

yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat

menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan

untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di

Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Adapun judul Tugas Akhir ini adalah:

PERHITUNGAN REDAMAN HUJAN PADA KANAL GELOMBANG MILIMETER UNTUK DAERAH MEDAN

Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya

Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan dukungan

dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan

terima kasih kepada:

1. Ibu Naemah Mubarakah, ST,MT selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir

dan Dosen Wali Penulis yang telah menyediakan waktu, tenaga, dan

pikiran untuk mengarahkan saya dalam penyusunan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Rahmad Fauzi ST,MT

selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Melanthon P Haloho, SP (Pegawai BMKG Ngumban Surbakti)

(5)

4. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Elektro yang telah memberikan

bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik

Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

5. Kepada Bapak dan Ibu tercinta yang selalu merawat, menjaga, dan

mendoakan dan memberikan segalanya kepada penulis sehingga penulisan

Tugas Akhir ini dapat diselesaikan

6. Rekan-rekan seperjuangan atas segala bantuan dan dukungannya.

7. Teman baik saya Metha Tinambunan yang selalu mendukung dan

mendoakan saya hingga menyelesaikan Tugas Akhir ini.

8. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini jauh dari sempurna, oleh karena

itu penulis sangat mengharapkan adanya kritik dan saran yang bertujuan untuk

menyempurnakan dan memperkaya kajian Tugas Akhir ini. Besar harapan penulis

bahwa Tugas Akhir ini dapat memberikan informasi dan manfaat bagi pembaca

pada umumnya dan mahasiswa Departemen Teknik Elektro FT–USU.

Medan, Januari 2014

Penulis,

Candra V. Tambunan

(6)

iv

DAFTAR ISI

ABSTRAK………..…i

KATA PENGANTAR………... ii

DAFTAR ISI………..…iv

1.4 Tujuan Penelitian……….………... 3

1.5Metodologi Penulisan ………... 3

1.6 Sistematika Penulisan ………... 4

BAB II PROPAGASI GELOMBANG RADIO 2.1 Pendahuluan ..……….….. 6

2.2 Spektrum Gelombang Elektromagnetik ……….. 8

2.3 Mekanisme Dasar Perambatan Gelombang Elektromagnetik .... 11

2.3.1 Refleksi(Pemantulan) ………. 11

2.3.2 Scattering (Hamburan/Penyebaran)………. 12

2.3.3 Refraksi(Pembiasan) ……… 12

2.3.4 Difraksi (Lenturan) ……… 13

2.4 Sistem Komunikasi Gelombang Milimeter…...…………. 14

(7)

2.4.2 Propagasi Gelombang Milimeter ……….… 15

2.5 Intensitas Hujan dan Redaman Hujan………... 19

2.5.1 Pendahuluan ……….………..…………. 19

2.5.2 Intensitas Hujan ……….………..……… 19

2.5.3 Redaman Hujan ……….………..……… 23

2.6 Sistem Komunikasi Yang Menggunakan Kanal Gelombang Milimeter ………... 26

2.6.1 Local Multipoint Distribution Service...…………. 26

2.6.2 Komunikasi Point To Point LTE ……… 29

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Rancangan Penelitian ………..……... 31

3.1.1 Data Cuaca ……….. 32

3.1.2 Perhitungan Redaman ………. 34

3.1.3 Nilai Redaman Hujan ……… 43

BAB IV PERHITUNGAN REDAMAN HUJAN PADA KANAL GELOMBANG MILIMETER UNTUK DAERAH MEDAN 4.1 Redaman Hujan SST …….……… 45

4.2 Perhitungan Redaman Hujan Untuk Daerah Padang Bulan …... 46

4.3 Perhitungan Redaman Hujan Untuk Daerah Sampali …….….... 50

4.4 Perhitungan Redaman Hujan Untuk Daerah Polonia …... 54

4.5 Redaman Hujan Kota Medan ………... 57

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ………... 59

(8)

vi

(9)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Gelombang elektromagnetik 7

Gambar 2.2 Polarisasi gelombang radio 8

Gambar 2.3 Refleksi (pemantulan) 11

Gelombang Elektromagnetik

Gambar 2.4 Scattering(hamburan) Gelombang Elektromagnetik 12

Gambar 2.5 Refraksi (Pembiasan) 13

Gambar 2.6 Difraksi (Lenturan) 13

Gambar 2.7 Ilustrasi jaringan akses nirkabel pita lebar 14

Gambar 2.8 Pemetaan daerah-daerah Fresnel 16

Gambar 2.9 Hamburan oleh titik hujan 24

Gambar 2.10 Arsitektur LMDS 28

Gambar 3.1 Alur jalannya penelitian 31

Gambar 3.2 Peta lokasi pengambilan sampel 32

Gambar 3.3 Anemometer mangkok untuk mengukur arah 33

dan kecepatan angin

Gambar 3.4 Penakar hujan jenis hellman 33

Gambar 3.5 Konfigurasi link 35

Gambar 4.1 Kurva distribusi kumulatif redaman hujan 47

pada link timur dan barat 1 - 4 km

Gambar 4.2 Kurva distribusi kumulatif redamaan hujan 47

pada link timur laut 1 - 4 km

(10)

viii pada link barat laut 1 - 4 km

pada link utara 1 - 4 km

pada link barat laut 1–4 km

pada link utara 1 -4 km

pada link barat laut 1 - 4 km

(11)

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Pita-pita frekuensi 9

Tabel 1.2 Pita frekuensi gelombang mikro 10

Tabel 1.3 Parameter k dan α terhadap frekuensi dan polarisasi 26

Tabel 4.1 Nilai Redaman Hujan SSTmultilinkmaksimum 49 Padang Bulan

Tabel 4.2 Nilai Redaman Hujan SSTmultilinkdengan 50

outage probability0,1 % Daerah Padang Bulan

Tabel 4.3 Nilai Redaman Hujan SSTmultilinkmaksimum 52 Sampali

outage probability0,1 % Daerah Sampali

Tabel 4.5 Nilai Redaman Hujan SSTmultilinkmaksimum 56 Polonia

outage probability0,1 % Daerah Polonia