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