SINGUDA ENSIKOM VOL. 7 NO. 2/Mei 2014

(1)

copyright DTE FT USU 99 2014

ANALISIS PERBANDINGAN SISTEM MICROWAVE BASE TRANSCEIVER STATION DENGAN MACRO OUTDOOR FIBER OPTIC BASE TRANSCEIVER STATION DI

DAERAH BATAM

Nicholas (1), Naemah Mubarakah (2) (1), (2)

Konsentrasi Teknik Telekomunikasi, Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara (USU)

Jl. Almamater, Kampus USU Medan 20155 INDONESIA e-mail: nicholastanzil@yahoo.com

Abstrak

BTS Fiber Optic merupakan konsep unik yang membantu meningkatkan konektivitas pada lokasi tertentu terutama lokasi perkotaan dimana peningkatan tersebut tidak menggunakan pembangunan tower yang baru tetapi menggunakan fasilitas tiang baik tiang listrik ataupun tiang lampu yang sudah ada dan dengan menggunakan media transmisi fiber optik sehingga tidak mengganggu pemandangan kota. Pada tulisan ini akan dibahas bagaimana perbandingan pathloss BTS Microwave dengan BTS Fiber Optic berdasarkan ketinggian, jarak, dan, frekuensi, serta VSWR dan segi spesifikasi antena. Dari hasil analisa pathloss didapatkan untuk parameter dengan variasi tinggi BTS Fiber Optic punya pathloss yang lebih kecil daripada BTS Microwave, untuk parameter dengan variasi frekuensi BTS Fiber Optic punya pathloss yang lebih kecil daripada BTS Microwave, untuk parameter dengan variasi jarak BTS Fiber Optic punya pathloss yang lebih besar dari ada BTS Microwave, untuk parameter VSWR BTS Fiber Optic lebih unggul karena punya jarak kabel feeder yang lebih pendek dibandingkan BTS Microwave.

Kata kunci: Base Transceiver Station, Microwave, Fiber Optik, pathloss 1. Pendahuluan

Kebutuhan network 3G dan 4G biasanya beroperasi pada frekuensi tinggi diatas 2 GHz, pada jaringan microwave pada umumnya sering terjadi daerah shadow dimana sinyal tidak dapat sampai ke user karena bangunan menghalangi sinyal dari tower terdekat. Menyebabkan fading terutama pada daerah padat trafik seperti pada bandara, stadium, stasiun kereta api, dsb. Hal tersebut membuat sinyal menjadi lemah pada daerah shadow tersebut, sehingga dibutuhkanlah penambahan perangkat BTS microwave yang sekarang ini perizinannya sudah sangat susah dan keterbatasan tempat yang sudah tidak tersedia lagi. Satu-satunya solusi ialah BTS fiber

optic yang tidak memakan tempat dan mudah

perizinan[1].

Tujuan utama dari BTS Fiber untuk

mengatasi semua permasalahan fading, free

space loss, dan permasalahan noise lainnya dapat diatasi dengan BTS fiber optic dimana mempunyai keuntungan bagi para user antara lain mempunyai kualitas suara yang lebih baik dan dropped calls yang lebih sedikit, punya kecepatan internet akses yang lebih cepat, umur baterai yang lebih panjang, punya handoffs yang lebih mulus dengan macro network, tidak ada

blank spot pada perencanaan. Keuntungan bagi

wireless carriers meningkatkan kepuasan

pelanggan, didedikasikan untuk kapasitas dan jangkauan, solusi untuk multicarrier, multiband, multitechnology, mengatasi masalah trafik dari BTS microwave.

Pada tulisan ini dibahas mengenai jaringan

macro outdoor fiber optic atau BTSfiber optic

yaitu merupakan jaringan sederhana yang tersusun dari outdoor distributed antenna system

yang dirangkai menggunakan jaringan fiber optic, jaringan BTS fiber optic ini menghasilkan

blocking yang lebih rendah dari pada BTS

microwave, serta memiliki biaya yang lebih

murah dan proses yang lebih sederhana daripada pembangunan BTS microwave, sehingga return

of investment yang didapat oleh pihak

PT.Telkomsel akan semakin cepat. 2. Model Penelitian

2.1 Model Propagasi

Model propagasi yang akan digunakan yaitu model propagasi SUI (Stanford University Interm) model propagasi ini merupakan model yang direkomendasikan untuk standar IEEE 802.16a, model ini sangat cocok diterapkan di Indonesia yang mempunyai tipe demografi

(2)

urban dan sub urban dengan tinggi base station antara 10-80 m dan jarak sel 0,1 – 10 km. Model ini dibagi menjadi tiga kategori:

1. Kategori A-Hilly/moderate to heavy tree density(urban)

Tipe ini berasosiasi dengan pathloss terbesar yaitu perbukitan dengan densitas pepohonan tinggi.

2. Kategori B-Hilly/light tree density or flat / moderato to heavy tree density/intermediate (suburban)

Tipe ini merupakan asosiasi pathloss

pertengahan yaitu dengan terrain dan densitas pepohonan antara A dan C.

3. Kategori C-flat/light tree density (rural)

Tipe ini berasosiasi dengan pathloss terkecil yaitu terrain rata dengan pepohonan jarang. Persamaan model propagasi SUI adalah [2]:

= + 10 log ( ) + + + (1)

dimana nilai A merupakan nilai free space loss

di d0 , λ merupakan Panjang gelombang,

masukkan nilai d dengan 100 m yang merupakan jarak referensi.

Nilai A bisa dicari dengan Persamaan (2).

= 20 log ( . ) (2)

γ = path loss exponent = − .ℎ + (3)

dimana a,b,c adalah konstanta yang menunjukkan kategori terrain, hb adalah tinggi

base station,d adalah jarak antara base station

dan subscriber station (m), Xf adalah Faktor koreksi frekuensi dapat dicari dengan Persamaan (4). adalah Faktor koreksi tinggi antena penerima dapat dicari dengan Persamaan (5),(6).

= 6 log f dalam MHz (4)

= −10,8 log (terrain a dan b) (5)

= −20 log (terrain c) (6) dimana hCPE adalah tinggi antena penerima, s

adalah peubah acak yang terdistribusi secara lognormal sebagai representasi shadowing oleh pohon atau bangunan yang harganya antara 8,2 dB untuk parameter A, 9,4 dB untuk parameter B, dan 10,6dB untuk parameter C tergantung tipe terrain.

Nilai a, b, c adalah daerah atau wilayah yang nantinya akan dilayani berdasarkan tipe pepohonan/bangunan, obstacle, baik shadowing maupun multipath yang ada di daerah tersebut. Untuk a heavy multipath, b intermediate multipath dan c few multipath. Adapun nilai a, b, c dapat dilihat dalam Tabel 1.

Tabel 1 ModelParameter Model Param eter Tipe A (Heavy Multipath ) Tipe B (Intermedia te Multipath) Tipe C (few multip ath) A 4.6 4 3.6 B 0.0075 0.0065 0.005 C 12.6 17.1 20

2.2 Perencanaan BTS Fiber Optik

BTS Macro Outodoor atau yang biasa

dikenal dengan BTS Hotel, merupakan teknologi yang sudah lama diterapkan pada negara-negara maju pada umumnya, BTS Hotel adalah istilah skenario penyelenggaraan BTS dimana antara

Base Band Unit (BBU) dan Remote Radio Unit

(RRU) terpisahkan oleh jarak yang jauh.

Teknologi 3G dan 4G merupakan teknologi yang telah diakui sebagai teknologi yang dibutuhkan untuk paket data kita, tetapi yang jadi masalah jumlah pertambahan pengguna teknologi 3G dan 4G semakin tinggi serta pembangunan gedung baru yang menyebabkan bertambahnya jumlah blocking, blank spot, dan trafik yang padat. Untuk menyelesaikan masalah tersebut para penyedia jasa telekomunikasi harus membangun BTS microwave baru, baik di atas gedung maupun di lokasi kosong baru. Bagaimanapun juga, dengan pusat kota yang semakin padat dan otorisasi peraturan lokal yang semakin ketat, membangun sebuah BTS

microwave membutuhkan izin yang sangat

susah, Oleh karena itu penyedia jasa telekomunikasi dan pemerintah bekerja sama untuk membangun BTS fiber optic yang dapat menangani cakupan alternatif dengan kinerja yang handal, prospek alam, dan biaya yang lebih murah daripada BTS microwave.

Fungsi utama dari sistem BTS Hotel adalah untuk mereduksi laju perkembangan tower yang semakin menjamur dan merisaukan bagi warga. Oleh karena itu diciptakan suatu sistem BTS

fiber optic yang tersembunyi tetapi memiliki kecepatan, daya tampung, kualitas yang lebih cepat dari pada microwave BTS yang dipasangkan pada tiang-tiang lampu ataupun tiang listrik yang sudah ada, terkadang memodifikasi BTS microwave monopole yang sudah ada pada gedung dan di simplifikasi menggunakan ODAS (outdoor distributed antenna system) yang lebih sederhana, di tarik ke satu pusat yang disebut BTS Hotel seperti dapat dilihat pada Gambar 1.

(3)

Gambar 1 Konfigurasi jaringan BTS fiber optik secara garis besar[3]

BTS FO akan dipasang setiap 5-6 tiang kamuflase sekitar 500 meter antar setiap DAS(distributed antenna system) yang berfungsi sebagai pengganti antena sektor dari BTS microwave.

2.3 Perencanaan Jaringan BTS Hotel di Batam

Berikut ini pada Gambar 2 akan terlihat pemetaan tower yang sudah ada pada kota Batam dan perencanaan dimana akan dibangun BTS Hotel. Titik-titik pembangunan tersebut diletakkan pada daerah perkotaan dimana jumlah trafiknya sangat padat dan sering terjadi

dropcall.

Gambar 2 Tower dan Pole Rooftop yang sudah ada serta perencanaan pembangunan pole BTS

Hotel[4] Keterangan:

= Tower Microwave yang sudah ada = Rooftop pole yang sudah ada

= Pole BTS Hotel yang direncanakan

BTS Hotel yang akan dibangun tersebut direncanakan pada bebarapa titik yang sudah mulai padat trafiknya, tentunya target perencanaan yang akan dibangun terletak pada daerah perkotaan yang padat trafiknya, sehingga dibangunlah pool DAS untuk membantu kinerja BTS microwave.

3. Perhitungan Parameter 3.1 Parameter Ketinggian BTS

Perhitungan Pathloss dilakukan dengan memvariasikan tinggi Base Station, sedangkan parameter yang lain konstan. Tinggi Base Station adalah antara antara 10 meter sampai 80 meter.

Untuk perhitungan pathloss BTS Microwave Frekuensi ditetapkan sebesar 900 MHz, sedangkan untuk parameter jarak antara BTS dengan terminal yang digunakan, ditetapkan sebesar 2500 meter. Tinggi BTS berkisar dari 30 meter sampai 80 meter. Dengan menjumlahkan nilai S yaitu peubah acak yang terdistribusi secara lognormal sebagai representasi shadowing oleh pohon atau bangunan yang harganya antara 8,2 dB-10,6 dB tergantung tipe terrain maka akan didapatkan nilai pathloss. Nilai peubah acak (S) nilai nya bervariasi mengikuti parameter yang ada.

Pathloss untuk parameter a, parameter b, dan parameter c dapat dilihat pada Tabel 3.

Tabel 3 Hasil Hasil Perhitungan Pathloss

dengan Variasi Parameter Tinggi BTS

Microwave Tinggi BTS (m) PLA (dB) PLB (dB) PLC (dB) 30 143.9553 138.0839 131.7031 40 141.439 135.1832 128.6742 50 139.5098 133.0793 126.5773 60 137.8742 131.3738 124.9464 70 136.4064 129.896 123.5817 80 135.0434 128.5604 122.3835 Untuk BTS FO dengan parameter tinggi BTS dapat dilakukan pengulangan perhitungan Persamaan (1) dengan pergantian tinggi BTS 10-30 m. Masukkan kembali Persamaan (1) maka akan didapatkan Tabel 4.

Tabel 4 Hasil Perhitungan Pathloss dengan Variasi Parameter Tinggi BTS FO Tinggi BTS (m) PLA (dB) PLB (dB) PLC (dB) 10 117.3594 115.1809 110.5474 20 112.4317 108.7504 103.2082 30 110.4396 106.304 100.5288

(4)

3.2 Perhitungan Parameter Frekuensi Kerja

Perhitungan Pathloss yang dilakukan dengan memvariasikan nilai dari frekuensi kerja yang digunakan, sedangkan parameter yang lain dianggap konstan atau tetap nilainya. Frekuensi yang digunakan menggunakan range dengan kisaran jarak 900 MHz sampai dengan 2100 MHz. Untuk parameter jarak antara Base Station

dengan terminal ditetapkan 2500 meter, sedangkan untuk parameter ketinggian Base

Station ditetapkan 60 m. Dengan menjumlahkan

nilai S yaitu peubah acak yang terdistribusi secara lognormal sebagai representasi

shadowing oleh pohon atau bangunan yang

harganya antara 8,2 dB - 10,6 dB tergantung tipe

terrain. Nilai S tersebut bervariasi tergantung dengan parameter yang digunakan. Dengan memasukkan variabel dengan Persamaan (1) maka akan didapatkan.

Tabel 5 Perhitungan Pathloss dengan Variasi Frekuensi Kerja BTS Microwave

Frekuens i (MHz) PLA (dB) PLB (dB) PLC (dB) 900 137.874 130.173 122.546 1000 139.063 131.363 123.736 1100 140.140 132.439 124.812 1200 141.122 133.422 125.794 1300 142.026 134.32 126.698 1400 142.863 135.162 127.535 1500 143.642 135.941 128.314 1600 144.37 136.670 129.043 1700 145.056 137.355 129.727 1800 145.71 138 130.373 1900 146.311 138.611 130.983 2000 146.890 139.190 131.562 2100 147.441 139.741 132.113

Untuk BTS FO dengan parameter tinggi BTS dapat dilakukan pengulangan perhitungan Persamaan (1) dengan frekuensi yang digunakan menggunakan range dengan kisaran jarak 900 MHz sampai dengan 2100 MHz. Untuk parameter jarak antara Base Station dengan terminal ditetapkan 500 meter, sedangkan untuk parameter ketinggian Base Station ditetapkan 15 m. Dengan menjumlahkan nilai S yaitu peubah acak yang terdistribusi secara lognormal sebagai representasi shadowing oleh pohon atau bangunan yang harganya antara 8,2 dB - 10,6 dB

tergantung tipe terrain maka akan didapatkan nilai pathloss. Nilai S tersebut bervariasi tergantung dengan parameter yang digunakan. Dengan memasukkan variabel dengan Persamaan (1) maka akan didapatkan.

Masukkan kembali Persamaan (1) maka akan didapatkan hasil. Seperti yang dapat dilihat pada Tabel 6.

Tabel 6 Perhitungan Pathloss dengan Variasi Frekuensi Kerja BTS FO Frekuensi (Mhz) PLA (dB) PLB (dB) PLC (dB) 900 117.359 115.180 110.547 1000 118.549 116.370 111.737 1100 119.625 117.446 112.813 1200 120.607 118.429 113.795 1300 121.511 119.331 114.699 1400 122.348 120.169 115.536 1500 123.127 120.94 116.315 1600 123.856 121.677 117.044 1700 124.540 122.362 117.728 1800 125.186 123.007 118.374 1900 125.796 123.618 118.984 2000 126.375 124.197 119.563 2100 126.926 124.748 120.114 3.3 Perhitungan Parameter Jarak BTS

ke MS

Perhitungan pathloss yangdilakukan dengan memvariasikan jarak dari base transceiver station ke mobile station atau yang biasa disebut dengan user, sedangkan parameter lainnya dianggap memiliki nilai variabel tetap. Jarak dari base transceiver station ke mobile station

atau user yang digunakan menggunakan range

100 meter sampai dengan 2500 meter. Untuk parameter frekuensi ditetapkan 900 MHz, sedangkan untuk parameter ketinggian base transceiver station ditetapkan ketinggian base transceiver station pada umumnya dengan nilai konstan yaitu setinggi 60 meter. Dengan menjumlahkan nilai S yaitu peubah acak yang terdistribusi secara lognormal sebagai representasi shadowing baik oleh pohon, gedung, tembok, dan bangunan yang memiliki nilai antara 8,2 dB - 10,6 dB tergantung tipe

terrain maka akan didapatkan nilai pathloss.. Nilai S tersebut bervariasi sesuai dengan parameter yang digunakan. Dengan memasukkan variabel dengan Persamaan (1) maka akan didapatkan Tabel 7.

(5)

Tabel 7 Perhitungan Pathloss dengan Variasi Jarak BTS Microwave ke MS Jarak(m) PLA (dB) PLB (dB) PLC (dB) 100.00 76.92 75.72 71.75 300.00 97.73 94.31 89.09 500.00 107.40 102.95 97.15 700.00 113.77 108.64 102.46 900.00 118.53 112.89 106.43 1100.00 122.33 116.29 109.59 1300.00 125.49 119.11 112.23 1500.00 128.20 121.53 114.49 1700.00 130.57 123.65 116.46 1900.00 132.68 125.53 118.22 2100.00 134.57 127.22 119.80 2300.00 136.30 128.76 121.23 2500.00 137.87 130.17 122.55 Untuk BTS FO dengan parameter tinggi BTS dapat dilakukan pengulangan perhitungan Persamaan (1) dengan pergantian tinggi BTS 15 m. Dan jarak maksimal sebesar 500m Masukkan kembali nilainya dengan Persamaan (1) maka akan didapatkan Tabel 8.

Tabel 8 Perhitungan Pathloss dengan Variasi Jarak PLA (dB) PLB (dB) PLC (dB) 100.00 76.92 75.72 71.75 200.00 94.34 92.72 88.46 300.00 104.53 102.66 98.23 400.00 111.75 109.71 105.17 500.00 117.36 115.18 110.55 4. Analisa Grafik

4.1 Analisis Perhitungan Parameter Tinggi BTS

Dengan memasukkan nilai pathloss dari parameter A, parameter B, dan parameter C pada Tabel 3 dan Tabel 4 dan disusun kedalam grafik, maka akan didapatkanlah grafik seperti pada Gambar 3.

Gambar 3 Hasil Perhitungan Pathloss

dengan Variasi Parameter Tinggi BTS

Microwave dan BTS FO

Jika hasil perhitungan Pathloss pada ketiga tipe Terrain tersebut di plot ke dalam grafik, maka akan didapatkan grafik seperti Gambar 3. Dari grafik pada Gambar 3 dapat terlihat bahwa tinggi Base Station dan Pathloss berbanding terbalik secara eksponensial. Hal ini dapat diartikan bahwa semakin tinggi Base Station

yang digunakan maka Pathloss akan semakin kecil. Hal ini mengakibatkan kinerjanya akan meningkat. Dari hasil perbandingan tinggi Base Station dan Pathloss antara Terrain tipe A, tipe B, dan tipe C, maka dapat disimpulkan bahwa

Pathloss untuk Terrain tipe A lebih besar

daripada Pathloss untuk tipe B, dan Pathloss

untuk Terrain tipe B lebih besar daripada

Pathloss untuk tipe C. Sehingga kinerja model propagasi SUI yang terbaik berada pada terrain

tipe C dibanding pada tipe B dan tipe A.

Dapat dilihat pada Gambar 3 BTS FO punya pathloss yang lebih kecil daripada BTS

Microwave dari segi parameter ketinggian Base Transceiver Station.

4.2 Analisis Perhitungan Parameter Frekuensi Kerja

Dengan memasukkan nilai pada Tabel 5 dan Tabel 6 maka akan didapatkanlah grafik seperti pada Gambar 4.

dengan Variasi Parameter Frekuensi Kerja BTS

(6)

Dari grafik pada Gambar 4 dapat terlihat bahwa frekuensi dan Pathloss berbanding lurus secara eksponensial. Hal ini dapat diartikan bahwa semakin tinggi frekuensi yang digunakan maka Pathloss akan semakin tinggi juga. Hal ini mengakibatkan kinerjanya akan menurun.

Dari hasil perbandingan Tinggi BS dan

Pathloss antara Terrain tipe A, tipe B, dan tipe C, maka dapat dilihat bahwa Pathloss untuk

Terrain tipe A lebih besar daripada Pathloss

untuk tipe B dan Pathloss untuk Terrain tipe B lebih besar daripada Pathloss untuk tipe C.

Dari Gambar 4 dapat dianalisa BTS FO punya nilai pathloss yang lebih kecil dibandingkan BTS Microwave berdasarkan parameter frekuensi kerja.

4.3 Analisis Perhitungan Parameter Jarak BTS ke MS

Dengan memasukkan nilai pada Tabel 7 dan Tabel 8 maka akan didapatkanlah grafik seperti pada Gambar 5.

.

dengan Variasi Parameter Jarak BTS ke MS

BTS Microwave dan BTS FO

Dari grafik pada Gambar 5 dapat terlihat bahwa jarak dan Pathloss berbanding lurus secara eksponensial. Hal ini dapat diartikan bahwa semakin jauh jarak MS ke BTS yang digunakan maka Pathloss akan semakin tinggi juga. Hal ini mengakibatkan kinerjanya akan menurun.

Dari hasil perbandingan Tinggi BS dan

Pathloss antara Terrain tipe A, tipe B, dan tipe C, maka dapat disimpulkan bahwa Pathloss

untuk Terrain tipe A lebih besar daripada

Pathloss untuk tipe B, dan Pathloss untuk

Terrain tipe B lebih besar daripada Pathloss

untuk tipe C. Sehingga kinerja model propagasi SUI yang terbaik berada pada terrain tipe C dibanding pada tipe B dan tipe A

Dari grafik pada Gambar 5 bisa dianalisa

BTS Microwave memiliki pathloss yang lebih

kecil dibanding BTS Fiber Optic dari segi parameter jarak BTS ke MS.

5. Kesimpulan

Melalui hasil analisis dapat ditunjukkan perbedaan BTS microwave dengan BTS fiber optik. Melalui hasil analisis perhitungan diperoleh kesimpulan,

1. Semakin tinggi antena sektor maka nilai

pathloss semakin kecil, oleh karena itu BTS FO lebih cocok digunakan untuk daerah perkotaan, sedangkan BTS microwave lebih cocok digunakan di daerah suburban. 2. Semakin tinggi frekuensi kerja yang

digunakan maka nilai pathloss pun semakin tinggi, oleh karena itu BTS FO lebih cocok digunakan pada daerah yang banyak

obstacle, shadowing, multipath, dan

blocking lainnya karena BTS FO bekerja pada frekuensi tinggi(paket data).

3. Matching impedance lebih mudah

dilakukan pada BTS FO dikarenakan jarak panjang feeder yang lebih pendek.

6. Ucapan Terimakasih

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Theodorus Tanzil dan Elli Tan orang tua penulis, PT. Wahana Multitron, PT. Sinergi Multi Telekomunikasi, pihak Telkomsel untuk data dan dukungan yang diberikan, Ali Hanafiah Rambe ST, MT dan Ir. M. Zulfin, MT selaku dosen penguji penulis yang sudah membantu penulis dalam menyelesaikan tulisan ini, serta teman-teman penulis yang sudah memberikan dukungan selama pembuatan tulisan ini.

7. Daftar Pustaka

[1] Totok Yuliono. 2013. “Presentasi Master Plan BTS Hotel Batam”. Telkomsel Sumbagut

[2] Freeman,R. 1998. Telecommunication

Transmission Handbook. John Wiley.

New York.

[3] Totok Yuliono. 2011. “Case Study BTS Hotel”. Telkomsel Indonesia

[4] Ahmad Rum. 2013. “Perencanaan Plan BTS Hotel Batam”. PT Sinergi Multi Telekomunikasi