Analisis Perbandingan Sistem Microwave Base Transceiver Station dengan Macro Outdoor Fiber Optics Base Transceiver Station di Daerah Batam

ANALISIS PERBANDINGAN PERUBAHAN MEDIA PENGHANTAR DARI MICROWAVE BASE TRANSCEIVER

  STATION MENJADI MACROCELL OUTDOOR FIBER OPTIK DI DAERAH BATAM OLEH : NICHOLAS NIM : 090402081 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

ANALISIS PERBANDINGAN PERUBAHAN MEDIA PENGHANTAR DARI MICROWAVE BASE TRANSCEIVER

  STATION MENJADI MACROCELL OUTDOOR FIBER OPTIK DI DAERAH BATAM Oleh : NICHOLAS NIM : 090402081

  Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

  Sidang pada tanggal 8 bulan Januari tahun 2014 di depan penguji

1) Ir. M.Zulfin, MT. : Ketua Penguji 2) Ali Hanafiah Rambe, ST., MT. : Anggota Penguji Disetujui Oleh : Pembimbing Tugas Akhir (Naemah Mubarakah, ST., MT.) NIP : 19790506 20051 2 004 Diketahui oleh : Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU (Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si) NIP : 19540531 198601 1 002

  ABSTRAK

  Dalam dunia telekomunikasi, jaringan transmisi merupakan suatu hal yang sangat penting. Karena dengan adanya suatu jaringan transmisi yang baik maka akan dapat dihasilkan komunikasi yang baik. Namun disamping menghasilkan komunikasi yang baik juga harus diperhatikan penggunaan biaya yang dikeluarkan apakah sudah efisien atau sudah layak. Jaringan transmisi macro

  outdoor fiber optic atau yang biasa disebut BTS Fiber Optik merupakan jaringan yang paling ekonomis untuk penggunaan dalam kota saat ini.

  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 Tugas Akhir ini dilakukan perbandingan analisis kinerja baik dari segi ketinggian, jarak, frekuensi, dan VSWR dari BTS microwave pada umumnya dibandingkan dengan kinerja dari BTS FO. Serta perbandingan prinsip kerja dari base transceiver station microwave dengan macro outdoor fiber optic.

  Dari hasil analisis diatas didapatkan bahwa ketinggian antena sektor berbanding terbalik dengan pathlos, jarak dan frekuensi kerja berbanding lurus dengan pathloss, matching impedance pada BTS FO lebih mudah dari BTS

  microwave , sehingga BTS FO lebih cocok digunakan pada daerah perkotaan dan BTS microwave lebih cocok digunakan pada daerah suburban.

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 PERBANDINGAN SISTEM MICROWAVE BASE

  TRANSCEIVER STATION DENGAN MACRO OUTDOOR FIBER OPTIC

BASE TRANSCEIVER STATION DI DAERAH BATAM

  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.

3. Bapak F. Rizal Batubara, ST., MT. sebagai Dosen Wali penulis, yang selalu memberikan dukungan sebagai wali penulis.

  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 tercinta: Oscar Dirgantara Tanzil dan seluruh Keluarga Besar yang menjadi inspirasi dan selalu memberikan motivasi, perhatian dan doanya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  7. Sahabat-sahabat seperjuangan: Rudy Chandra, Yosua Nainggolan, Daniel Hermanto Marpaung, Frans Christian Sitompul, Candra V.Tambunan, Fitri C Simbolon, dan seluruh stambuk 2009, semoga silaturrahmi kita terus terjaga.

  8. Teman baik saya: Monica Isabella yang selalu mendukung dan mendoakan saya hingga menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  9. Para teman-teman Mafia TA Elektro: Kevin Pinem, Dea R Silalahi, Samueal Silitonga, Nuzul Luthfihadi, M. Farizi, Oloni Juntak, Mas Eko Kurniawan, yang tetap memberikan support terbaik kepada saya.

  10. Para teman-teman DotA comunity: Denny Pasaribu, Franklin Juntak, Laek Lamcan Raya Tamba, Paul Hutabarat, David Tampubolon, Eko Pandiangan, Nic Tohay, Abang pro Joseph Mumbane Napitupulu, dan yang lainnya yang telah gugur terimakasih atas supportnya.

  11. 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, November 2013 Penulis, Nicholas

  NIM: 090402081

  DAFTAR ISI ABSTRAK………………………………………………………………………i KATA PENGANTAR………………………………………………………….ii DAFTAR ISI……………………………………………………………………v DAFTAR GAMBAR…………………………………………………………..viii DAFTAR TABEL………………………………………………………………xi DAFTAR ISTILAH……………………………………………………………xii

  BAB I PENDAHULUAN

  1.1 Latar Belakang…………………………………………………..1

  1.2 Rumusan Masalah……………………………………………….2

  1.3 Tujuan Penulisan………………………………………………...3

  1.4 Manfaat Penulisan……………………………………………….3

  1.5 Batasan Masalah…………………………………………………3

  1.6 Metodologi Penelitian…….……………………………………..3

  1.7 Sistematika Penulisan……………………………………………4

  BAB II DASAR TEORI

  2.1 Pendahuluan ........………………………………………………6

  2.2 Pengertian Antena....……………………………………………7

  2.3 Parameter Antena..............……………………………………..8

  2.3.1 Direktivitas Antena.....................………..……………….8

  2.3.2 Gain Antena.......……….………………………………...8

  2.3.3 Pola Radiasi Antena.......……….………………………10

  2.3.4 Polarisasi Antena..…….……………………………….11

  2.3.5 Beamwidth Antena..….……………………………….12

  2.3.6 Bandwidth Antena..….……………………………….13

  2.4 Antena Isotropis……......................………………….............14

  2.5 Antena directional…...................…...……………….............15

  2.5.1 Antena Unidirectional.……………………………….15

  2.5.2 Antena Omnidirectional.……………………………..16

  2.6 Prinsip Dasar Komunikasi Serat Optik.....………….............16

  2.6.1 Pemantulan Sempurna……………………………….18

  2.6.2 Hukum Snellius.………………...……………...........20

  2.6.3 Perambatan Cahaya......………...……………...........21

  2.7 Struktur dan Jenis Serat Optik........…...........……….............23

  

BAB III PERENCANAAN MACRO OUTDOOR BASE TRANSCEIVER

STATION DI BATAM

  3.1 Perencanaan BTS Fiber Optik…………..…………………......26

  3.2 Konfigurasi Jaringan BTS Fiber Optik……..………....…….…27

  3.3 Perencanaan Jaringan BTS Hotel di Batam...…….…….….…...29

  3.4 Peralatan Utama pada BTS microwave dan BTS FO.................31

  3.4.1 Panel ACPDB.........................................................31

  3.4.2 Power Supply unit (PSU)........................................32

  3.4.3 Minilink...................................................................34

  3.4.3.1 Outdoor Unit...................................35

  3.4.3.2 Indoor Unit...................................39

  3.5 Tipe Propagasi.............................................................................44

  BAB IV ANALISIS PERBANDINGAN BTS MICROWAVE DENGAN BTS FIBER OPTIC

  4.1 Perhitungan Pathloss dengan Variasi Parameter Tinggi BTS…47

  4.2 Perhitungan Pathloss dengan Variasi Frekuensi Kerja BTS......56

  4.3 Perhitungan Pathloss dengan Variasi Jarak BTS ke MS............67

  4.4 Parameter VSWR……………………………………..……….77

  4.5 Parameter Lainnya.....……………………………………..…...78

  BAB V PENUTUP

  5.1 Kesimpulan…………………………………………………….80

  5.2 Saran…………………………………...………………………81

  

DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………...82

LAMPIRAN

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Antena dengan Transceiver dan Receiver….……….……………….7Gambar 2.2 Bentuk Pola Radiasi Antena Unidirectional.............................. ...…10Gambar 2.3 Bentuk Pola Radiasi Antena Omnidirectional........... ……………...11Gambar 2.4 Polarisasi Antena.…………………………………………...............12Gambar 2.5 Beamwidth Antena...............................................…………………...13Gambar 2.6 Bandwidth Antena....……………………………………………......13Gambar 2.7 Antena Isotropis......................................…………………………...14Gambar 2.8 Contoh Antena Unidirectional.....……………………….………….15Gambar 2.9 Pemantulan dan Pembiasan Cahaya…...……………………....……18Gambar 2.10 Pemantulan (Refleksi) pada Cermin………..……………………..19Gambar 2.11 Pembiasan (Refraksi)……………………..…………….................19Gambar 2.12 Hukum Snellius…………………….……………...........................20Gambar 2.13 Propagasi Cahaya Pada Serat Optik.....……………………..……..22Gambar 2.14 Struktur Dasar Serat Optik……………………………......…….....23Gambar 2.15 Serat Optik Step Indeks……………………..……………..............24Gambar 2.16 Serat Optik Graded Indeks Multimode....…..……………..............25Gambar 2.17 Serat Optik Step Indeks Multimode.........…..……………..............25Gambar 3.1 Konfigurasi Jaringan BTS Fiber Optik......…..……………..............27Gambar 3.2 Konfigurasi Jaringan BTS Fiber Optik......…..……………..............27Gambar 3.1 Konfigurasi Jaringan BTS Fiber Optik......…..……………..............27Gambar 3.1 Konfigurasi Jaringan BTS Fiber Optik......…..……………..............27Gambar 3.1 Konfigurasi Jaringan BTS Fiber Optik......…..……………..............27Gambar 3.1 Konfigurasi Jaringan BTS Fiber Optik......…..……………..............27Gambar 3.1 Konfigurasi Jaringan BTS Fiber Optik......…..……………..............27Gambar 3.2 Konsep BTS Hotel.....................................…..……………..............28Gambar 3.3 Konfigurasi Jaringan BTS Fiber Optik secara garis besar.................28Gambar 3.4 Tower dan Pole Rooftop yang sudah ada serta perencanaan pembangunan pole BTS Hotel......…..……………..........................29Gambar 3.5 Hasil Drive Test pada wilayah kota Batam…..……………..............30Gambar 3.6 Panel ACPDB......…..…………….....................................................32Gambar 3.7 Bentuk Fisik Tampak depan PSU SPC 4240...…………..................33Gambar 3.8 Bentuk Fisik Tampak belakang PSU SPC40...……………..............33Gambar 3.9 Bagian dari Minilink......…..………............................……..............34Gambar 3.10 Radio Unit.................................................…..………….................36Gambar 3.11 Direktivitas Antena Yagi...........................…..…………….............36Gambar 3.12 Antena.....…..……………...............................................................37Gambar 3.13 Penempatan Absorrbing Material pada Antena.………..................37Gambar 3.14 Radio kabel...............................................…..……………..............38Gambar 3.15 Indoor Unit......…..…………….......................................................39Gambar 3.16 Amm dengan berbagai macam tipe..........…..……………..............39Gambar 3.17 Ilustrasi MMU.…..…………….......................................................40Gambar 3.18 Bentuk Asli MMU.…………….......................................................40Gambar 3.19 MMU beserta rak AMM……..........................................................41Gambar 3.20 Penempatan SMU dalam AMM dengan konfigurasi 1+0................41Gambar 3.21 Konfigurasi Terminal....……….......................................................42Gambar 3.22 Penempatan SMU dalam AMM dengan konfigurasi 1+1................42Gambar 3.23 Konfigurasi Terminal 1+1................................................................43Gambar 3.24 SMU dan MMU yang terpasang pada AMM...................................43Gambar 3.25 Penempatan SAU dalam AMM dengan konfigurasi 1+1.................44Gambar 4.1 Grafik Pathloss berbanding dengan ketinggian antena pada antena

  Perbandingan Pathloss BTS Microwave dengan BTS FO (Frekuensi)……..............................................................…..............66

Gambar 4.10 Posisi kabel Feeder pada BTS microwave dan BTS Fiber

  (Jarak).………................................................................…..............76

Gambar 4.9   Perbandingan Pathloss BTS Microwave dengan BTS FO

  Fiber Optic ............…………........................................................…75

Gambar 4.8 Grafik Pathloss berbanding dengan jarak antena ke MS pada antena

  microwave ............………….........................................................…70

Gambar 4.7 Grafik Pathloss berbanding dengan jarak antena ke MS pada antena

   

  microwave ………………….........................................................…51

  ……….........................................................…..............65 Gambar 4.6

Gambar 4.5 Grafik Pathloss berbanding dengan frekuensi antena pada antena Fiber Optic.Gambar 4.4 Grafik Pathloss berbanding dengan frekuensi kerja antena pada antena microwave.……….........................................................…...59

  Perbandingan Pathloss BTS Microwave dengan BTS FO (Tinggi).………..............................................................…..............56

   

  Gambar 4.3

  Fiber Optic. ……….........................................................…..............55

Gambar 4.2 Grafik Pathloss berbanding dengan ketinggian antena pada antena

  Optik........………………….............................................................78

  

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Jumlah BTS Hotel dan jumlah SDA yang direncanakan……………..30Tabel 3.2 Model Parameter .................................................…………...………...46Tabel 4.1 Hasil perhitungan Pathloss vs Ketinggian Antena BTS microwave...... …….50Tabel 4.2 Perhitungan Pathloss vs Ketinggian antena FO..............................…...54Tabel 4.3 Perbandingan Pathloss BTS Microwave dengan BTS FO (Tinggi)......56Tabel 4.4 Perhitungan Pathloss vs frekuensi kerja pada antena Microwave...…...60Tabel 4.5 Perhitungan Pathloss vs frekuensi pada antena Fiber Optik ....……….64Tabel 4.6 Perbandingan Pathloss BTS Microwave dengan BTS FO (Tinggi)......66Tabel 4.7 Perhitungan Pathloss vs jarak user pada antena microwave. ..….....….70Tabel 4.8 Perhitungan Pathloss vs jarak user pada antena Fiber Optik ..….....….74Tabel 4.9 Perbandingan Pathloss BTS Microwave dengan BTS FO (Tinggi)......76Tabel 4.10 Perbandingan Antena Sektor Fiber Optik dengan Antena Sektor

  Microwave.............................................................................................79

DAFTAR ISTILAH

  Base Station (BS)

  Istilah umum yang digunakan untuk mendiskripsikan pengertian dari antar muka (interface) pada sisi stationary (tetap, tak dapat bergerak atau pindah) sebuah jaringan bergerak (mobile).

  Delay

  Waktu tunda yang disebabkan oleh proses transmisi dari satu titik ke titik lain yang menjadi tujuannya.

  Fading

  Gangguan saluran transmisi, terutama pada sistem gelombang mikro ketika sinyal-sinyal yang dikirim melalui berbagai jalur ke penerima dan mengalami perubahan karena kondisi atmosfer.

  GSM gelombang sinyal

  Teknologi ini memanfaatkan dan pengiriman yang dibagi

    mikro

informasi

  berdasarkan waktu, sehingga sinyal yang dikirim akan sampai pada

  global komunikasi

  tujuan. GSM dijadikan standar untuk selular sekaligus sebagai

  selular dunia teknologi yang paling banyak digunakan orang di seluruh .

  Interferensi

  Kondisi dimana dua gelombang atau lebih berjalan melalui bagian yang sama dari suatu ruangan pada waktu yang bersamaan, hal ini mengakibatkan terjadinya superposisi dari gelombang-gelombang tersebut sehingga menghasilkan pola intensitas baru.

  Link Hubungan radio antara pengirim dan penerima.

  Link Budget

  Sebuah perhitungan yang meliputi faktor-faktor perolehan (gain) dan kehilangan (loss) yang berhubungan dengan antena-antena, pengirim-pengirim, jalur transmisi dan seputar propagasi yang digunakan untuk menentukan jarak maksimum dimana pengirim dan penerima bisa beroperasi dengan sukses.

  LOS (Line of Sight)

  Gambaran untuk lintasan atau hubungan radio tanpa halangan antara antena pengiriman dan antena penerimaan pada sistem komunikasi.

  Mobile Station (MS)

  Istilah yang digunakan untuk mendiskripsikan terminal pelanggan dalam jaringan nirkabel.

  Multipath

  Fenomena dimana sinyal dari pengirim (transmitter) tiba di penerima (receiver) melalui dua atau lebih lintasan yang berbeda.

  Path Loss

  Tingkat dimana sinyal yang ditransmisikan kehilangan daya rata-rata dari kekuatan awalnya selama sinyal tersebut merambat.

  Propagasi

  Proses perambatan gelombang radio di udara, berawal saat sinyal radio dipancarkan di titik pengirim dan berakhir saat sinyal radio tersebut ditangkap di titik penerima.

  Shadow Fading

  Fenomena yang terjadi ketika sebuah mobile station berpindah ke belakang halangan dan mengalami penurunan yang signifikan pada daya sinyal

  Threshold

  Level kuat sinyal minimum yang dibutuhkan untuk memberikan kualitas pelayanan komunikasi yang baik.

  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.