Rugi-Rugi Lintasan Path Loss Model Propagasi Gelombang Radio dari Luar ke Dalam Bangunan

2.2 Rugi-Rugi Lintasan Path Loss

Elemen yang paling utama dalam perancangan jaringan radio adalah rugi- rugi lintasan. Elemen rugi-rugi lintasan mencakup free space loss rugi-rugi ruang bebas, rugi-rugi atmosfer, penyerapan uap air, pengendapan, fading, multipath dan berbagai efek lainnya berdasarkan frekuensi dan lingkungannya [8]. Jika jalur utama propagasi merupakan ruang bebas maka rugi-rugi lintasan yang diakibatkan oleh ruang bebas dapat dihitung menggunakan persamaan rugi-rugi ruang bebas Friis yang dinyatakan pada Persamaan 2.4 [8]. 2.4 atau dengan Persamaan 2.5 [8], yaitu. 2.5 dimana: L = Rugi-rugi lintasan dB G T = Gain antena pemancar dBi G R = Gain antena penerima dBi λ = Panjang gelombang m d = Jarak antara pemancar dan penerima m Pada beberapa aplikasi, gain antena tidak termasuk dalam persamaan rugi- rugi lintasan, sehingga persamaan rugi-rugi ruang bebas Friis dapat dihitung menggunakan Persamaan 2.6 [8]. 2.6 dimana L fsl adalah rugi-rugi lintasan ruang bebas dB Universitas Sumatera Utara

2.3 Model Propagasi Gelombang Radio dari Luar ke Dalam Bangunan

Rugi-rugi lintasan yang terjadi dari pemancar di luar bangunan hingga ke penerima di dalam bangunan dapat diperkirakan dengan membagi prediksi rugi- rugi lintasan ke dalam tiga bagian. Proses perhitungan untuk ketiga bagian prediksi rugi-rugi lintasan tersebut dapat dilakukan secara terpisah. Sehingga rugi- rugi lintasan yang terjadi diantara pemancar dan penerima merupakan hasil penjumlah dari ketiga prediksi rugi-rugi lintasan tersebut yang dapat dinyatakan pada Persamaan 2.7 [1]. 2.7 Dimana merupakan total rugi-rugi lintasan yang terjadi diantara pemancar dan penerima. merupakan rugi-rugi lintasan dari pemancar di luar bangunan hingga tepat pada bangunan. L pn merupakan rugi-rugi lintasan akibat gelombang radio di dalam bangunan. Kemudian, L in merupakan rugi-rugi lintasan di dalam bangunan [1]. Secara umum, model propagasi rugi-rugi lintasan dibagi menjadi 3 jenis, yaitu model empiris, model semi-deterministik dan model deterministik. Model empiris adalah model yang digunakan berdasarkan hasil observasi dan pengukuran, bersifat sederhana karena hanya memerlukan beberapa parameter saja, tetapi hasilnya tidak begitu akurat. Contoh model empiris ini adalah model Okumura. model Hata, model Paulsen, model COST231 Multi Wall [3] dan model ITU-R [5]. Model semi-deterministik adalah model empiris yang menggunakan beberapa komponen model deterministik. Contoh model ini adalah model COST231 Hata COST231 WI, model COST231 [4], model Miura [1] dan model K ̈rner [9]. Model deterministik adalah model yang sangat spesifik, membutuhkan banyak informasi tentang letak geografis dari sebuah kota atau bangunan, kemampuan komputasi yang baik namun hasilnya akurat. Contoh model deterministik ini adalah model Ray Tracing [6]. Beberapa model propagasi di dalam bangunan menggunakan pemancar dari luar bangunan Outdoor to Indoor adalah model Paulsen [3], model Miura [1], model K ̈rner [9] dan lain sebagainya. Pada penelitian ini hanya Universitas Sumatera Utara menggunakan model Paulsen karena model Paulsen merupakan model empiris sehingga lebih cocok digunakan pada penelitian ini untuk memprediksi rugi-rugi lintasan dari luar bangunan hingga ke dalam bangunan. Hal ini disebabkan karena pada model Paulsen, prediksi rugi-rugi lintasan di luar bangunan ditentukan dengan model propagasi luar bangunan yang sesuai dengan kondisi penelitian. Sedangkan rugi-rugi lintasan di dalam bangunan hanya dipengaruhi oleh dinding dan jumlah lantai di dalam gedung [3]. Model Miura tidak digunakan di dalam penelitian ini karena model ini merupakan pengembangan dari model COST231 yang mengasumsikan bahwa gelombang radio dominan yang diterima oleh penerima di dalam bangunan berasal dari bagian bangunan yang terbuka, seperti pintu dan jendela [1]. Pada Penelitian [1] model Miura lebih mendekati terhadap hasil pengukuran daripada model COST231. Namun pada saat ini belum tentu semua bangunan memiliki pintu dan jendela dalam kondisi terbuka disebabkan hampir semua bangunan memiliki pengatur suhu ruangan Air Conditional. Kemudian pada model Miura diperlukan pula ukuran dan posisi pintu terhadap pemancar untuk memprediksi besar sudut pantul akibat gelombang radio yang menabrak pintu ataupun jendela yang mana sudut tersebut digunakan untuk memprediksi rugi-rugi lintasan [1]. Berbeda halnya dengan model Paulsen yang menyatakan bahwa berkurangnya rugi-rugi lintasan pada suatu bangunan akibat bagian dinding yang terbuka telah diperhitungkan secara implisit bersamaan dengan rugi-rugi lintasan akibat menembus dinding. Model Paulsen juga mengasumsikan bahwa besarnya daya gelombang radio yang sampai pada dinding terluar di suatu bangunan adalah sama kuat [3]. Model K ̈rner mengandung tiga faktor penyerapan empiris empirical penetration factor dalam menentukan prediksi rugi-rugi lintasan yang terjadi, yaitu faktor penyerapan empiris yang menggambarkan penambahan rugi-rugi penyerapan akibat sudut datang gelombang menuju 0 terhadap dinding terluar bangunan L par , faktor penyerapan empiris yang menggambarkan rugi-rugi penyerapan akibat sudut datang gelombang yang tegak lurus terhadap dinding terluar bangunan L perp . Dan faktor penyerapan empiris yang menggambarkan rugi-rugi lintasan secara empiris di dalam bangunan L emp . Model K ̈rner tidak Universitas Sumatera Utara digunakan dalam penelitian ini karena model ini memiliki dua faktor penyerapan empiris yang bersifat semideterministik, yaitu L par dan L perp . Dimana untuk menghitung rugi-rugi lintasan menggunakan rumus ini diperlukan besar sudut datang gelombang radio terhadap dinding terluar. Kemudian model ini juga membagi perhitungan rugi-rugi lintasan dari pemancar di luar bangunan hingga tepat pada bangunan L Out ke dalam tiga model, yaitu model bidang vertikal Vertical Plane Model – VPM, model lintasan jamak Multipath Model – MPM dan model tumbuhan Vegetation Model – VegMod. Dimana ketiga model memiliki parameter yang mudah berubah seperti berubahnya pohon-pohon menjadi bangunan atau ketinggian bangunan yang semakin tinggi dan jumlah bangunan yang rapat. Ilustrasi propagasi gelombang radio model K ̈rner seperti pada Gambar 2.2 [9]. Model Tumbuhan VegMod Model Bidang Vertikal VPM Model Lintasan Jamak MPM Gambar 2.2 Ilustrasi Propagasi Gelombang Radio Model K ̈rner [9] Terdapat dua keadaan pada model Paulsen yang mempengaruhi total rugi- rugi lintasan hingga ke dalam bangunan, yaitu [3] : 1. Pemancar didefinisikan sebagai makrosel antena pemancar berada pada ketinggian jauh di atas bangunan tempat penerima berada Universitas Sumatera Utara 2. Pemancar didefinisikan sebagai mikrosel antena pemancar berada pada ketinggian hampir sama dengan bangunan tempat penerima berada Perhitungan rugi-rugi penyerapan sinyal pada daerah makrosel digunakan Persamaan 2.8 [3]. 2.8 dimana : L Mak = Total rugi-rugi lintasan dari pemancar ke penerima dB Ld = Rugi-rugi lintasan dari luar bangunan hingga ke gedung dB L we = Penyerapan gelombang radio oleh dinding luar dB L wi = Penyerapan gelombang radio oleh dinding dalam dB n w = Jumlah dinding dalam diantara pemancar dan penerima n f = Jumlah lantai, dimana lantai dasar sama dengan nol G h = Kenaikan gain tiap lantai height gain per floor, kenaikan gain terjadi karena kenaikan daya di penerima ketika penerima menuju lantai yang lebih tinggi. v i = Sudut datang seperti pada Gambar 2.3 v h = Deviasi secara horizontal terhadap bidang datar Besar konstanta L we dan L wi dapat dilihat pada Tabel 2.1 dan G h bernilai 2 dB untuk setiap kenaikan lantai. Jika diantara pemancar dan penerima tidak terdapat sinyal langsung LOS maka daya yang diterima pada setiap permukaan dinding terluar pada bangunan akan dianggap sama besar. Dalam kasus ini, dinding dalam harus dihitung dari dinding luar karena dinding luar tidak berhadapan langsung dengan gelombang radio dari pemancar sehingga dinding luar dianggap sama dengan nol. Gambar 2.3 merupakan penjelasan secara ilustrasi mengenai variabel-variabel yang digunakan dalam model ini [3]. Universitas Sumatera Utara Penerima Pemancar L d d in L we n.G h v i v i Gambar 2.3 Ilustrasi Sinyal Datang Gelombang Radio [3] Ilustrasi tampilan sudut deviasi sinyal datang secara horizontal terhadap bidang datar v h diperlihatkan pada Gambar 2.4 [3]. Pemancar R x R x R x R x v h Penerima Gambar 2.4 Ilustrasi Deviasi Secara Horizontal Terhadap Bidang Datar [3] Perhitungan rugi-rugi penyerapan sinyal pada daerah mikrosel digunakan Persamaan 2.9 [3]. Pada keadaan ini terdapat sinyal langsung diantara bangunan dan pemancar. Untuk menghitung rugi-rugi lintasan di dalam kasus ini digunakan Persamaan 2.9 dengan asumsi bahwa v h sudut deviasi horizontal kecil yaitu v h 10 [3]. 2.9 Dimana nilai L we dan L wi diperlihatkan pada Tabel 2.1. Jika pemancar terletak sangat dekat dengan bangunan dan penerima berada pada posisi yang tinggi di dalam bangunan, kemudian v h menjadi besar. Maka dalam kasus ini digunakan pola radiasi antena secara vertikal serta jarak geometri yang Universitas Sumatera Utara sebenarnya untuk menghitung rugi-rugi lintasan di luar bangunan. Jika besar sudut datang gelombang terhadap dinding luar meningkat maka akan menambah besar rugi-rugi penyerapan seperti yang diperlihatkan pada Tabel 2.1. Besar rugi-rugi pada kasus ini dapat digunakan Persamaan 2.10 [3]. 2.10 Dimana L d geometri, pola radiasi vertical adalah rugi-rugi lintasan luar bangunan dari pemancar hingga dinding luar bangunan dimana perhitungan dilakukan sesuai dengan jarak yang sebenarnya dengan pola radiasi antena pemancar vertikal [3]. Tabel 2.1 Pelemahan Daya Sinyal Terhadap Jenis Material Dinding [3] Jenis Dinding L wall dB Min L wall dB Normalnya L wall dB Max Beton 25 cm dengan celah yang lebar 4 4 5 Beton 25 cm dengan celah dan sudut datang yang lebar 9 11 12 Beton 25 cm tanpa celah 10 13 18 Beton 2x20 cm, di dalam bangunan 14 17 20 Beton 10 cm, di dalam bangunan 3 6 7 Dinding bata dengan celah yang kecil 3 4 5 Dinding baja 1 cm dengan celah yang lebar 9 10 11 Beton 10 cm, di dalam bangunan 3 6 7 Dinding kaca 1 2 3 Dinding kaca tebal 7 8 9 Beton 20 cm dengan celah yang luas - 5,4 - Beton 30 cm - 9,4 - Bata 63 cm - 4,0 - Bata 70 cm - 4,5 - Beton berpori - 6,6 - Universitas Sumatera Utara Variabel Ld pada model Paulsen ditentukan menggunakan model propagasi luar bangunan, seperti model Ikegami, model Okumura, mode Hata, model Walfisch-ikegami, model COSt231 Hata, model Bartoni dan lain sebagainya. Pemilihan model propagasi bangunan yang digunakan sesuai dengan kecocokan model tersebut terhadap kondisi lingkungan yang diteliti [3].

2.4 Model Propagasi Luar Bangunan