TUGAS MATA KULIAH SISTEM KOMUNIKASI BERGERAK HUBUNGAN BENTUK ANTENA TERHADAP BENTUK SEL, POLA RADIASI, DAN REUSE FREKUENSI Dosen: Bp. Iwan Hernawan, He rnawan, Ir.
Disusun oleh: Irfan Irawan: 11221718
S1 FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK TELEKOMUNIKASI ISTN CIKINI SEMESTER GANJIL 2011/2012
PEMBAHASAN
1.1
Konsep Komunikasi Nirkabel ( Wireless Communication Concept )
Inti dari komunikasi nirkabel adalah sistem komunikasi yang menggunakan frekuensi / spektrum radio, yang memungkinkan transmisi (pengiriman / penerimaan) informasi (suara, data, gambar, video) tanpa menggunakan koneksi fisik. Biasanya dibedakan dari sistem transmisi yang memerlukan koneksi fisik, seperti kabel / kawat tembaga atau fiber optic. Bersifat tetap (fixed) atau bergerak (mobile). Dan juga dibatasi oleh ketersediaan spektrum (pita frekuensi), karena adanya interferensi jika digunakan bersama. Kemudian teknologi ini terus berkembang sampai saat ini salah satunya adalah teknologi mobile (seluler).
1.2
Definisi Umum Sistem Seluler
Sistem
komunikasi
telekomunikasi bagi
yang
digunakan
untuk
memberikan
pelanggan bergerak disebut d isebut
dengan
layanan sistem
jasa
cellular
karena daerah layanannya dibagid ibagi-bagi bagi menjadi menjad i daerah yang kecil yang disebut d isebut sel (cell). Memiliki salah satu karakteristik yaitu yait u pelanggan mampu bergerak secara bebas di dalam area layanan, sambil sa mbil berkomunikasi berko munikasi tanpa t anpa terjadi terjad i pemutusan hubungan.
Pada awal pembentukan sistem selular dikenal dengan konsep konvensional, dimana masih sederhana dalam pemodelanya yang memiliki karakteristik antara lain, cakupan ( Coverage ) setiap sel sangat luas, daya pancar antena Base
2
Station (BS) besar, antena BS ditempatkan cukup tinggi, satu frekuensi digunakan
oleh satu sel.
Gambar. Arsitektur awal sistem komunikasi selular.
Gambar. Komunikasi Seluler Sistem Konvensional
Gambar Sistem Saat Ini
Tidak bisa dipungkiri bahwa generasi awal sistem selular konvensional ditemukan banyak kelemahan serta terdapat keuntungan diantaranya.
1.3
Kelemahan dan Keuntungan
Kapasitas kanal kecil, Interferensi adjacent channel, daya pancar tidak efisien (boros), dan Mobile Station (MS) yang pindah p indah sel harus memulai baru
(reinitiating
call).
Sedangkan
keuntungan
dari
sistem
panggilan ini
adalah
desain sistem dan infrastruktur infrastr uktur terhitung terhit ung sederhana dan biaya awal cukup murah. murah.
3
1.4
Coverage Area
Coverage sebuah sel kecil, daya pancar antena BS (Base Station) kecil, terjadi pengulangan frekuensi (Frequency Reuse) , pemecahan sel (Cell Splitting), HandOff dan
pengontrolan
terpusat,
tergantung
bentuk
dan
jenis
antena.
Kekuatan antena untuk menerima atau mengirim sinyal dikenal sebagai gain atau penguatan antena.Sedangkan satuan untuk mengukur penguatan antena adalah dBi.
4
3 PNGERTIAN TEKNOLOGI DAN JENIS ANTENA
3.1
Antena Directional (Antena Pengarah)
Jenis antena ini digunakan pada sisi client dan mempunyai gain yang sangat tinggi yang diarahkan ke Access Point. Atau istilah yang kita ketahui jenis antena ini disebut antena narrow beamwidth, yaitu punya sudut pemancaran yang kecil dengan daya lebih terarah, jaraknya jauh dan tidak bisa menjangkau area yang luas, antena directional mengirim dan menerima sinyal radio hanya pada satu arah. Jenis antena direktional seperti antena anten a grid, dish “parabolic”, yagi, dan antena sectoral. Contoh yang biasa digunakan dari jenis antena ini yaitu:
3.1.1
Yagi
Digunakan untuk jarak pendek karena penguatannya rendah. Dan mempunyai penguatan antara 7 - 19 dBi
3.1.2
Antena Grid
Antena ini merupakan salah satu antena wifi yang populer. Sudut pola pancaran antena ini lebih fokus pada titik tertentu sesuai pemasangannya.
5
3.1.3
Parabolic
Digunakan untuk jarak menengah/sedang dan mempunyai penguatan antara18 28 dBi
Contoh Antena Parabolic
Pola radiasi dari antena Parabolik
6
3.1.4
Sectoral
Mempunyai penguatan antara 10 - 19 dBi dan tingginya penguatan dikompensasi dengan pola radiasi yang sempit dari 45 - 180
3.1.5
0
Wajan Bolic
Jenis antenna ini sering digunakan di sisi client pada jaringan RT/RW-ne
3.2
Antena Omnidirectional
Biasanya antena jenis ini digunakan pada Access Point (AP). Antena jenis ini mempunyai pola radiasi 360 derajat. Antena ini mempunyai sudut pancaran yang besar (wide beam width) yaitu 3600. Dengan daya lebih meluas, jarak yang lebih pendek tetapi dapat melayani area yang luas Omni antena tidak dianjurkan pemakaian-nya, karena sifatnya yang terlalu luas sehingga ada kemungkinan 7
mengumpulkan sinyal lain yang akan menyebabkan interferensi. Antena omnidirectional mengirim atau menerima sinyal radio dari semua arah secara sama, biasanya digunakan untuk koneksi multiple point atau hotspot yang mempunyai penguatan sangat rendah yaitu 3 - 10 dBi
Adapun jenis antena ini adalah : 3.2.1
Antena Omnidirectional dengan Polarisasi Vertical
Macamnya: a) Antena Koaksial dan antena Brown b) Antena Vertikal dengan penguatan tinggi
8
3.2.2
Antena Omnidirectional dengan Polarisasi Horizontal
Macamnya : a) Antena Super Turnstile b) Antena Super Gain
3.3
Karakter Antena
Ada beberapa karakter penting antena yang perlu dipertimbangkan dalam memilih jenis antena untuk suatu aplikasi (termasuk untuk digunakan pada sebuah teleskop te leskop radio), yaitu pola radiasi, directivity, gain, dan polarisasi. Karakter-karakter ini umumnya sama pada sebuah antena, baik ketika antena tersebut menjadi peradiasi atau menjadi penerima, untuk suatu frekuensi, polarisasi, dan bidang irisan tertentu
3.3.1
Pola Radiasi
Pola radiasi antena adalah plot 3-dimensi distribusi sinyal yang dipancarkan oleh sebuah antena, atau plot 3- dimensi tingkat penerimaan sinyal yang diterima oleh sebuah antena. Pola radiasi antena dibentuk oleh dua buah pola radiasi berdasar
9
bidang irisan, yaitu pola radiasi pada bidang irisan arah elevasi (pola elevasi) dan pola radiasi pada bidang irisan arah azimuth (pola azimuth).
Kedua pola di atas akan membentuk pola 3-dimensi. Pola Po la radiasi 3-dimensi inilah yang umum disebut sebagai pola radiasi antena dipol. Sebuah antena yang meradiasikan sinyalnya sama besar ke segala arah disebut sebagai antena isotropis. Antena seperti ini akan memiliki pola radiasi berbentuk bola Namun, jika sebuah antena memiliki arah tertentu, di mana pada arah tersebut distribusi sinyalnya lebih besar dibandingkan pada arah lain, maka antena ini akan memiliki directivity Semakin spesifik arah distribusi sinyal oleh sebuah antena, maka directivity antena tersebut. Antena dipol termasuk non-directive antena. Dengan karakter seperti ini, antena dipol banyak dimanfaatkan untuk sistem komunikasi dengan wilayah cakupan yang luas.
3.3.2
Gain
Gain (Directive Gain) adalah karakter antena yang terkait dengan kemampuan antena mengarahkan radiasi sinyalnya, atau penerimaan sinyal dari arah tertentu. Gain bukanlah kuantitas yang dapat diukur dalam satuan fisis pada umumnya seperti watt, ohm, atau lainnya, melainkan suatu bentuk perbandingan. Oleh karena itu, satuan yang digunakan untuk gain adalah desibel.
10
Tabel Besaran Gain Antena
Jenis Antena
Gain
Grid
Gain signal 24dBi
Yagi
Gain-nya rendah biasanya antara 7 sampai 15 dBi
Parabola
Gain-nya bisa antara 18 sampai 28 dBi
Wajan Bolic
3.3.3
Sectoral
Gain sekitar 10-19 dBi,
Omni Directional
Gain-nya antara 3 sampai 10 dBi
Polarisasi
Polarisasi didefinisikan sebagai arah rambat dari medan listrik. Antena dipol memiliki polarisasi linear vertikal. Mengenali polarisasi antena amat berguna dalam sistem komunikasi, khususnya untuk mendapatkan efisiensi maksimum pada transmisi sinyal. Tujuan mengenali polarisasi sinyal yang dipancarkan oleh sebuah objek adalah untuk mempelajari medan magnetik dari objek tersebut.
Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pola radiasi, yang pertama adalah Half Power Beam Width (HPBW), atau yang biasa dikenal sebagai beanwidth suatu antena. Dalam astronomi radio, beamwidth adalah resolusi
11
spasial dari sebuah teleskop radio, yaitu diameter sudut minimun dari dua buah titik yang mampu dipisahkan oleh teleskop radio tersebut. Secara teori, beamwidth untuk antena yang berbentuk parabola dapat ditentukan.
Tabel Polarisai Antena
Jenis
Gambar Polarisasi
Antena Grid
Yagi
Sectoral
12
Parabola
Wajan Bolic
Mirip Dengan Polarisasi Parabola
Omni Directional
3.4
Bentuk dan Ukuran Sel
Idealnya sel mempunyai bentuk lingkaran untuk daerah cakupannya dan BS terletak pada pusat lingkaran tersebut. Dalam prakteknya untuk mendapatkan bentuk lingkaran sangat sulit dilakukan. Hal ini disebabkan oleh adanya faktor geografi daerah cakupan yang tidak teratur, t eratur, dan juga jenis antena yang digunakan ikut mempengaruhi mempengaruhi bentuk cakupan sel, serta ada kalanya daerah cakupan yang diinginkan tidak berbentuk lingkaran, sehingga bentuk cakupan sel sebenarnya didekatkan dengan bentuk sel heksagonal.
13
Gambar Bentuk Heksagonal Sel dan Daerah Cakupan dalam Kenyataan.
Bentuk heksagonal paling mendekati bentuk ideal suatu lingkaran. Bentuk heksagonal juga memudahkan untuk melakukan sektorisasi antena yang dapat mencakup daerah yang lebih luas. Sel mempunyai ukuran yang besarnya tergantung dari radius dan diameter sel tersebut. Berdasarkan Berdasarkan ukurannya, sel dibagi menjadi sel besar dengan ukuran ± 32 Km dan sel kecil dengan diameter ± 0,8 Km. Pemilihan Pemiliha n ukuran ukur an sel harus mempertimbangkan mempertimba ngkan kualitas k ualitas transmisi, transmis i, kepadatan lalu lintas l intas dan biaya. b iaya. Radius Rad ius sel yang besar akan aka n menghemat
jumlah
BS
untuk
sel
sistem
konvensional. konvensional.
Sel
sistem
selular
mencakup seluruh wilayah pelayanan, tetapi perlu daya pancar yang besar disertai dengan kepadatan trafik yang relatif rendah.
Radius sel dapat diperkecil dengan mengurangi daya pancar. Dengan radius sel yang kecil, kapasitas trafik yang dapat ditangani jaringan juga bertambah besar. Akan tetapi perpindahan perpindahan pelayanan pelayanan antar sel (handoff) akan sering terjadi karena kemungkinan pengguna bergerak keluar sel lebih besar.
14
Gambar. Pembagian Daerah Menjadi Sel-Sel
Menggunakan sekelompok sel (Cluster) untuk membagi spektrum frekuensi ke dalam kanal yang berbeda.
Gambar. Pengelompokan Sel
3.5
Mengenal Pengulangan Frekuensi ( Frequency Reuse)
Frekuensi atau grup frekuensi bisa dipergunakan pada sel yang terpisahkan dengan jarak pengulangan yang cukup.
15
Gambar. Pengulangan Sel
Frequency reuse adalah pemakaian kembali kanal frekuensi yang sama pada sel lain di lokasi yang berbeda. Frequency reuse dilakukan untuk meningkatkan efisiensi alokasi frekuensi dan meningkatkan kapasitas sistem. Adapun latar belakang frekuensi re-use antara lain. -
Keterbatasan alokasi frekuensi
-
Keterbatasan Keterbatasan area cakupan cell (coverage area).
-
Menaikkan jumlah kanal.
-
Membentuk cluster yang berisi beberapa cell.
-
Co-channel interference interfere nce
16
Inti dari konsep selular adalah konsep frequency reuse . Walaupun ada ratusan ratu san kanal yang tersedia, t ersedia, bila set iap frekuensi hanya digunakan d igunakan oleh satu sel, maka total kapasitas sistem akan sama dengan total tot al jumlah jumlah kanal. Dalam penggunaan kembali ke mbali kanal frekuensi freku ensi diusahakan diusa hakan agar daya pemancar pe mancar masingmasing BS tidak terlalu ter lalu besar, hal ini untuk menghindari mengh indari adanya interferensi interfer ensi akibat
pemakaian
kanal
yang
sama
(Interference
Co-Channel).
Jarak minimum frequensi reuse yang diperbolehkan, ditentukan oleh beberapa faktor, faktor , yaitu jumlah sel yang melakukan frequency reuse, bentuk bentuk geografi suatu wilayah, tinggi antena dan besarnya daya pemancar masing-masing base station.
Dalam
hal
ini
rumus pendekatan
jarak
minimum
frequency
teori teo ri
sel
reuse
dapat
hexsagonal,
dicari yaitu
dimana : D = Jarak minimum sel yang menggunakan kanal frekuensi yang sama. R = Radius sel, dihitung dari pusat sel ke titik terjauh dalam sel. K = Banyaknya sel per kelompok / pola sel / pola frequency reuse.
17
dengan :
Gambar Frequency Reuse Group dengan K = 7.
Pola frequency frequency reuse pada sistem selular menunjukan pengaturan pengatu ran pola tersebut harus sebaik mungkin, mungkin, hal ini untuk menghindari menghindari interferensi akibat adanya penggunaan kanal yang berdekatan (Interference Adjacent Channel) dan (Interference Co-Channel).
Besaran D/K disebut sebagai faktor reduksi kanal dengan frekuensi yang sama. Besaran tersebut menentukan menentukan kualitas transmisi dalam perencanaan sistem selular selular agar agar tidak terjadi interferensi co-channel. Dari Dari persamaan juga terlihat bahwa, jika jik a jarak D semakin se makin besar, be sar, maka jumlah jum lah kelompok kelompo k sel akan bertambah, sehingga sehingga interferensi interferensi co-channel akan berkurang, berkurang, dengan dengan catatan daya pemancar pada BS tidak t idak terlalu besar. Tetapi untuk pita p ita frekuensi yang sama, jumlah kanal/sel kanal/ sel akan berkurang yang berart i kapasitas trafik tra fik per sel akan lebih kecil.
18
