i
SEMINAR TUGAS AKHIR
ANALISIS LINK BUDGET PADA PEMBANGUNAN BTS ROOFTOP CEMARA IV SISTEM TELEKOMUNIKASI SELULER BERBASIS GSM
STUDI KASUS PT TELKOMSEL
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) Pada
Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Telekomunikasi
Oleh
Kevin Kristian Pinem
090402079
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
ii ABSTRAK
Teknologi informasi dan telekomunikasi merupakan salah satu teknologi yang pertumbuhannya sangat cepat. Pertumbuhan pelanggan selular yang cepat ini tidak hanya terjadi di kota-kota besar melainkan sudah sampai ke kota-kota kecil bahkan pedesaan. Hal ini tentu saja memerlukan persediaan infrastuktur jaringan yang mampu melayani pelanggan dengan kualitas yang baik dan memuaskan.
Global System for Mobile Communication (GSM) adalah sebuah standar
global untuk komunikasi bergerak digital. Base Transceiver Station atau yang dikenal dengan BTS merupakan jaringan umum yang dipakai oleh operator telepon selular di Indonesia yang digunakan untuk memenuhi kebutuhan telekomunikasi selular. Salah satu yang harus diperhitungkan dalam membangun sebuah BTS adalah
link budget. Link budget merupakan sebuah cara untuk menghitung mengenai semua
parameter dalam transmisi sinyal mulai dari gain dan loss dari transmitter (Tx) sampai receiver (Rx) melalui media transmisi.
Penelitian ini dilakukan pada BTS Rooftop Telkomsel yang berlokasi di Cemara IV yang terhubung langsung dengan BTS terdekatnya yaitu BTS Pancing. Adapun parameter yang dianalisis dalam link budget pembangunan BTS Telkomsel pada Tugas Akhir ini adalah Coverage (Path Loss),Fresnel Zone, Free Space Loss (FSL), Effective Isotropic Radiated Power (EIRP) dan Received Signal Level (RSL). Analisis link budget dilakukan untuk menghitung level daya penerimaan (received signal level) dengan memastikan bahwa level daya penerimaan (received signal level) lebih besar atau sama dengan level threshold ( RSL ≥ Rth ).
Berdasarkan analisis link budget yang dilakukan, diperoleh nilai dari setiap parameter yang diteliti. Nilai path loss Okumura-Hatta saat downlink sebesar 168,41998 dB dengan jarak cakupan antena sektoral sejauh 5,98252 Km dan nilai
path loss Okumura-Hatta saat uplink sebesar 158,39995 dB dengan jarak cakupan
antena MS sejauh 3,17281 Km. Nilai jari-jari Fresnel dari perhitungan Fresnel Zone pertama yang mutlak tidak ada gangguan obstacle adalah sebesar 1,8903048 m. Nilai FSL antara BTS Cemara IV ke BTS Pancing adalah sebesar 114,4602 dB. Daya maksimum (EIRP) yang dapat dipancarkan oleh antena sektoral sebesar 65,62 dBm dan daya maksimum (EIRP) yang dapat dipancarkan antena microwave sebesar 46,61 dBm. Setelah melakukan perhitungan seluruh parameter link budget maka diperoleh nilai RSL pada BTS pancing sebesar -31,2602 dBm dengan sensitivitas daya RAU pada antena microwave BTS tersebut sebesar -76 dBm sedangkan nilai RSL pada MS sebesar -90,9799 dBm dengan sensitivitas MS sebesar -101 dBm sehingga BTS Cemara IV on air.
iii
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:
ANALISIS LINK BUDGET PADA PEMBANGUNAN BTS ROOFTOP
CEMARA IV SISTEM TELEKOMUNIKASI SELULER BERBASIS GSM STUDI KASUS PT. TELKOMSEL
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, atas nasehat, bimbingan, dan motivasi dalam menyelesaikan 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.
iv
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. Adik-adikku tercinta: Agung Haganta Pinem, Dimas Brensimada Pinem dan seluruh Keluarga Besar yang menjadi inspirasi dan selalu memberikan motivasi, perhatian dan doanya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
7. Pihak Telkomsel khususnya Pak Malemta Sitepu, Pak Totok Yuliono yang bersedia membantu penulis selama melakukan penelitian.
8. Pihak PT Wahana Multitron khususnya Pak Theo dan Bg Juang yang bersedia membantu penulis dalam meneliti proyek BTS yang dibangun.
9. Teman baik saya: Christy yang selalu mendukung dan mendoakan saya hingga menyelesaikan Tugas Akhir ini.
10.Sahabat-sahabat seperjuangan: Nicholas Tanzil, Dea Reo Silalahi, Nuzul Luthfihadi, Oloni Togu Simanjuntak, Samuel Aland Silitonga, Muhammad Farizi, Eko Kurniawan dan seluruh stambuk 2009, serta Bg Martin, Bg Louis, Bg Dian, Bg Anes, Bg Arthur, Bg Pane dan Bg Sandy, semoga silaturrahmi kita terus terjaga.
v
12.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.
Akhir kata penullis berharap agar Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, 30 April 2014 Penulis,
vi DAFTAR ISI
ABSTRAK………... i
KATA PENGANTAR………... ii
DAFTAR ISI……….. v
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Telekomunikasi Seluler Global System for Mobile - Communication (GSM)……… 5
2.1.1 Mobile Station (MS)……… 7
2.1.2 Network Sub-System (NSS)………. 7
2.1.3 Operating and Support System (OSS)………. 7
2.1.4 Base Station Sub-system (BSS)………... 8
vii
2.2.1 Tower……….. 11
2.2.2 Shelter………. 12
2.3 Pengertian Antena……….…... 12
2.4 Parameter Antena………. 13
2.4.1 Direktivitas Antena………. 14
2.4.2 Gain Antena……… 14
2.4.3 Pola Radiasi Antena……… 16
2.4.4 Polarisasi Antena……… 17
2.4.5 Beamwidth Antena……….. 18
2.4.6 Bandwidth Antena……….. 19
2.5 Antena Isotropis……...……….... 20
2.6 Antena Directional………... 21
2.6.1 Antena Unidirectional………. 21
2.6.2 Antena Omnidirectional……….. 22
2.7 Propagasi Gelombang Radio………... 23
2.8 Mekanisme Propagasi Gelombang Radio dan Pengaruhnya
....
... 262.9 Pengaruh Variasi Topografi terhadap Propagasi…
…………...
292.10 Tipe Daerah dan Model Propagasi……… 31
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Umum………... 34viii
Box (ACPDB)……….……. 36
3.2.2 Power Supply Unit ( PSU )... 37
3.2.3 Antena Sectoral Tong Yu... 39
3.2.4 Antena MicrowaveMini-link E ... 40
3.2.5 Radio Kabel... 42
3.2.6 Indoor Unit... 42
3.3 Link Budget... 45
3.3.1 Coverage... 46
3.3.2 Fresnel Zone………... 48
3.3.3 Free Space Loss (FSL)………... 49
3.3.4 Effective Isotropic Radiated Power (EIRP)……….. 51
3.3.5 Received Signal Level (RSL)….……… 51
BAB IV ANALISIS LINK BUDGET BTS ROOFTOP CEMARA IV 4.1 Umum……..……….……... 53
4.2 Analisis Link Budget antara BTS dengan – MS (Antena Sektoral)………..… 57
4.2.1 Perhitungan Path Loss dengan Okumura-Hatta………….. 57
4.2.2 Perhitungan Effective Isotropic Radiated Power (EIRP)... 64
4.2.3 Perhitungan Received Signal Level (RSL)………. 65
ix
4.3.1 Perhitungan Fresnel Zone………67 4.3.2 Perhitungan Free Space Loss (FSL)………... 68 4.3.3 Perhitungan Effective Isotropic Radiated Power (EIRP)... 69 4.3.4 Perhitungan Received Signal Level (RSL)……….…. 70 BAB V PENUTUP
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Base Transceiver Station………. 10
Gambar 2.2 Antena dengan Transceiver dan Receiver……… 13
Gambar 2.3 Bentuk Pola Radiasi Antena Unidirectional……… 16
Gambar 2.4 Bentuk Pola Radiasi Antena Omnidirectional………. 17
Gambar 2.5 Polarisasi Antena………. 18
Gambar 2.6 Beamwidth Antena……….. 19
Gambar 2.7 Bandwidth Antena……….. 20
Gambar 2.8 Antena Isotropis………. 21
Gambar 2.9 Contoh Antena Unidirectional……….. 22
Gambar 2.10 Gelombang Langsung dan Pantulan Tanah……….. 24
Gambar 2.11 Gambar Permukaan Tanah……… 25
Gambar 2.12 Gelombang Ionosfer………..……… 26
Gambar 2.13 Mekanisme Propagasi Gelombang……… 27
Gambar 2.14 Line of Sight (LOS)……… 30
Gambar 2.15 Non Line of Sight………... 31
Gambar 3.1 Florwchart Pembangunan BTS Rooftop Cemara IV……… 35
Gambar 3.2 Panel ACPDB……… 36
Gambar 3.3 Tampak Depan PSU SPC 4240... 38
Gambar 3.4 Tampak belakang PSU SPC 4240... 38
Gambar 3.5 Antena sektoral Tong Yu TDQ-182020DE-65F 4Port... 39
xi
Gambar 3.7 RAU pada antena MINI-LINK E……….….….. 41
Gambar 3.8 Direktivitas antena Yagi……….…….… 41
Gambar 3.9 Access Module Magazine... 43
Gambar 3.10 Modem Unit... 43
Gambar 3.11 MMU pada kabinet AMM………... 44
Gambar 3.12 SMU pada kabinet AMM……….……... 44
Gambar 3.13 Penempatan SMU di kabinet AMM……….….. 45
Gambar 3.14 Daerah Fresnel Zone……….….. 49
Gambar 3.15 Free Space Loss……….…. 50
Gambar 4.1 Flowchart Analisis Link Budget antara BTS dengan – MS (Antena Sektoral)……….….. 54
Gambar 4.2 Flowchart Analisis Link Budget antara BTS dengan – BTS (Antena Microwave)...……… 55
Gambar 4.3 Flowchart Perhitungan Path Loss Okumura-Hatta saat Downlink….. 58
Gambar 4.4 Flowchart Perhitungan Path Loss Okumura-Hatta saat Uplink…….. 61
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Nilai Parameter Link Budget yang Menjadi Standarisasi –
Pembangunan BTS Telkomsel……… 56 Tabel 4.2 Hasil Analisis Path Loss Okumura-Hatta saat Downlink dan Uplink.... 64 Tabel 4.3 Hasil Analisis Link Budget antara BTS Cemara IV dengan MS…….... 66 Tabel 4.4 Hasil Analisis Link Budget antara BTS Cemara IV dengan –
xiii
DAFTAR ISTILAH
Alternate Current Power Distribution Box (ACPDB)
Kotak distribusi yang membagi arus kebeberapa peralatan seperti rectifire, air conditioner, lampu indoor, lampu outdoor.
Array
Sebuah struktur data yang terdiri atas banyak variabel dengan tipe data sama, dimana masing-masing elemen variabel mempunyai nilai indeks.
Bandwidth Antenna
Daerah frekuensi kerja dimana antena masih dapat bekerja dengan baik. Base Station Controller (BSC)
Perangkat yang mengontrol kerja BTS ke BTS yang secara hierarki berada di bawahnya.
Base Station Subsystem (BSS)
xiv Base Transceiver Station
Jaringan umum yang dipakai oleh operator telepon seluler yang digunakan untuk memenuhi kebutuhan telekomunikasi seluler dalam pengiriman sinyal kepada setiap pengguna telekomunikasi seluler.
Beamwidth Antenna
Besarnya sudut berkas pancaran gelombang frekuensi radio utama (main lobe) yang dihitung pada titik 3 dB menurun dari puncak lobe utama.
Body Loss
Rugi-rugi yang ada pada perangkat mobile. Coverage
Jarak cakupan dari suatu BTS terhadap pengguna disekitar BTS tersebut. Delay Spread/Time Dispersion
Gejala penerimaan sinyal gelombang radio dengan lintasan yang berbeda-beda oleh penerima.
Decibel
Satuan dari gain antena. Difraksi
xv Directivity
Perbandingan kerapatan daya maksimum dengan kerapatan daya rata-rata. Doppler Shift
Perubahan frekuensi radio yang disebabkan oleh gerakan MS. Downlink
Proses transmisi gelombang radio atau sinyal dari antena BTS ke antena MS. Effective Isotropic Radiated Power (EIRP)
Nilai daya yang dipancarkan oleh antena isotropis untuk menghasilkan puncak daya yang diamati pada arah radiasi maksimum penguatan antena.
Fading
Gangguan yang disebabkan oleh adanya propagasi gelombang radio terutama refleksi atau pantulan gelombang.
First Null Beamwidth (FNBW)
Besar sudut bidang diantara dua arah pada main lobe yang intensitas radiasinya nol. Free Space Loss
xvi Frequency Division Multiple Access (FDMA)
Metode akses channel yang digunakan untuk mengalokasikan saluran untuk pengguna telekomunikasi seluler melalui media telekomunikasi dalam komunikasi telepon seluler.
Fresnel Pertama
Daerah yang mempunyai fading multipath terbesar, sehingga diusahakan untuk daerah Fresnel pertama dijaga agar tidak dihalangi oleh obstacle.
Fresnel Zone
Area di sekitar garis lurus antar alat yang digunakan untuk rambatan gelombang. Gain
Ukuran kemampuan sebuah antena untuk mengarahkan radiasi sinyalnya atau penerimaan sinyal dari arah tertentu.
Global System for Mobile Communication (GSM)
Teknologi ini memanfaatkan berdasarkan waktu, sehingga sinyal GSM dijadikan standar teknologi
Half Power Beamwidth (HPBW)
xvii Interface
Mekanisme komunikasi antara pengguna (user) dengan sistem. Line of Sight (LOS)
Keadaan dimana antara pemancar dan penerima saling terlihat, tidak terhalang oleh apapun.
Link
Hubungan radio antara pengirim dan penerima. Link Budget
Sebuah cara untuk menghitung mengenai semua parameter dalam transmisi sinyal, mulai dari gain dan loss dari Tx sampai Rx melalui media transmisi.
Loss
Rugi-rugi sinyal. Mobile Station (MS)
Perangkat atau bagian paling rendah dari sistem GSM yang digunakan oleh pelanggan untuk melakukan pembicaraan.
Multipath
xviii Network Switching Subsystem (NSS)
Bagian dari sistem GSM yang menangani fungsi switching, mobilitymanagement dan mengatur komunikasi antara mobilephone dengan jaringan telepon lain.
Non Line of Sight (NLOS)
Keadaan dimana antara pemancar dan penerima sinyal terdapat gangguan pada zona Fresnel yaitu berupa objek fisik.
Obstacle
Halangan yang menghambat proses transmisi sinyal atau gelombang radio. Omnidirectional Antenna
Antena yang memancarkan dan menerima sinyal dari segala arah dengan daya pancar yang sama.
On air
Status yang menandakan jika suatu perangkat telekomunikasi dapat mengudara atau berfungsi dengan baik.
Operation and Support Subsystem (OSS)
xix Path Loss
Loss yang terjadi ketika data / sinyal melewati media udara dengan adanya halangan seperti pepohonan dan gedung dari antena pemancar ke antena penerima dalam jarak tertentu.
Receiver
Perangkat elektronik yang menggunakan bantuan antena untuk menerima gelombang radio dan mengubah informasi yang dibawa oleh mereka ke bentuk yang dapat digunakan.
Received Signal Level (RSL)
Level sinyal yang diterima di penerima dan nilainya harus lebih besar dari sensitivitas perangkat penerima (RSL ≥ Rth).
Refleksi
Gejala pantulan gelombang yang disebabkan oleh berbagai benda yang dimensi permukaan benda lebih besar dari panjang gelombang.
Rooftop
Atas bangunan. Rural Area
xx Scattering
Gejala hamburan gelombang ke segala arah yang disebabkan oleh benda atau objek yang sama besar atau lebih kecil dari panjang gelombang.
Sub Urban Area
Jumlah bangunan yang mulai padat, dengan tinggi rata-rata bangunan antara 12-20 m dan lebar 18-30 m.
Threshold
Level kuat sinyal minimum yang dibutuhkan untuk memberikan kualitas pelayanan komunikasi yang baik.
Time Division Multiple Access (TDMA)
Metode akses channel untuk jaringan medium bersama yang memungkinkan beberapa pengguna untuk berbagi kanal frekuensi yang sama dengan membagi sinyal dalam slot waktu yang berbeda.
Transmitter
Perangkat elektronik yang bekerja dengan bantuan antena untuk menghasilkan gelombang radio.
Unidirectional Antenna
Antena yang memancarkan dan menerima sinyal dari satu arah. Uplink
xxi Urban Area
Daerah yang memiliki gedung-gedung yang rapat dan tinggi. Wireless
Teknologi komunikasi data dengan koneksi yang tidak menggunakan kabel untuk menghubungkan antar suatu perangkat dengan perangkat lainnya. Mengacu pada transmisi data melalui gelombang elektromagnetik dengan bantuan antena.
Wireline
