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 S

  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 MEDAN 2014

  

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.

  Kata Kunci: GSM, BTS, link budget, RSL

KATA PENGANTAR

  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.

3. Bapak Soeharwinto, 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,

  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.

  11. Para teman-teman TSVC dan Nu Life : Yoharry, Eben, Agus, Wahyu, Bayu, Indra dan Berry.

12. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.

  Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini jauh dari sempurna, oleh karena itu 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,

  Kevin Kristian Pinem NIM: 090402079

  

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR…………………………………………………………... ii DAFTAR ISI…………………………………………………………………….. v DAFTAR GAMBAR……………………………………………………………. ix DAFTAR TABEL……………………………………………………………….. xii

DAFTAR ISTILAH…………………………………………………………..…. xiii

  BAB I PENDAHULUAN

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

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

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

  1.4 Batasan Masalah...…………………………………..…………. 3

  1.5 Manfaat Penulisan..…………………………………………….. 3

  1.6 Metodologi Penelitian.………………...……………………….. 4

  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

  2.2 Perangkat Base Transceiver Station.…………………………… 9

  2.2.1 Tower…………………………………………………….. 11

  2.2.2 Shelter……………………………………………………. 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 ... 26 ....

  2.9 Pengaruh Variasi Topografi terhadap Propagasi… …………...

  29

  2.10 Tipe Daerah dan Model Propagasi……………………………… 31

  BAB III METODOLOGI PENELITIAN

  3.1 Umum………………………………………………………....... 34

  3.2 Perangkat BTS Rooftop………………………………………… 36

  3.2.1 Panel Alternate Current Power Distribution –

  Box (ACPDB)……………………………………….……. 36

  3.2.2 Power Supply Unit ( PSU )............................................... 37

  3.2.4 Antena Microwave Mini-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

  4.3 Analisis Link Budget antara BTS dengan – BTS (Antena Microwave)………………………………………. 67

  4.3.1 Perhitungan Fresnel Zone………………………………… 67

  4.3.2 Perhitungan Free Space Loss (FSL)……………………... 68

  4.3.4 Perhitungan Received Signal Level (RSL)…………….…. 70

BAB V PENUTUP

  5.1 Kesimpulan…………………………………………………….. 72

  5.2 Saran……………………………………………………………. 73

  DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………………... 74

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.2 Antena dengan Transceiver dan Receiver…………………………… 13Gambar 2.3 Bentuk Pola Radiasi Antena Unidirectional………………………… 16Gambar 2.4 Bentuk Pola Radiasi Antena Omnidirectional………………………. 17Gambar 2.5 Polarisasi Antena……………………………………………………. 18Gambar 2.6 Beamwidth Antena………………………………………………….. 19Gambar 2.7 Bandwidth Antena………………………………………………….. 20Gambar 2.8 Antena Isotropis……………………………………………………. 21Gambar 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…………………..…………………………… 26Gambar 2.13 Mekanisme Propagasi Gelombang………………………………… 27Gambar 2.14 Line of Sight (LOS)………………………………………………… 30Gambar 2.15 Non Line of Sight…………………………………………………... 31Gambar 3.1 Florwchart Pembangunan BTS Rooftop Cemara IV……………… 35Gambar 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 Gambar 3.6 RRU pada antena sektoral Tong Yu TDQ-182020DE-65F 4Port....

  39

Gambar 3.7 RAU pada antena MINI-LINK E…………………………….….….. 41Gambar 3.8 Direktivitas antena Yagi…………………………………….…….… 41 Gambar 3.10 Modem Unit......................................................................................

  43 Gambar 3.11 MMU pada kabinet AMM………………………………………...... 44

Gambar 3.12 SMU pada kabinet AMM…………………………………….……... 44Gambar 3.13 Penempatan SMU di kabinet AMM…………………………….….. 45Gambar 3.14 Daerah Fresnel Zone…………………………………………….….. 49Gambar 3.15 Free Space Loss………………………………………………….…. 50Gambar 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….. 58Gambar 4.4 Flowchart Perhitungan Path Loss Okumura-Hatta saat Uplink…….. 61Gambar 4.5 Menunjukkan Jarak antara Antena MW BTS Cemara IV dengan…... 67

  

DAFTAR TABEL

  Pembangunan BTS Telkomsel………………………………………… 56

Tabel 4.2 Hasil Analisis Path Loss Okumura-Hatta saat Downlink dan Uplink.... 64Tabel 4.3 Hasil Analisis Link Budget antara BTS Cemara IV dengan MS…….... 66Tabel 4.4 Hasil Analisis Link Budget antara BTS Cemara IV dengan –

  BTS Pancing…………………………………………………………… 71

DAFTAR ISTILAH

  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)

  Bagian dari jaringan telepon selular tradisional yang bertanggung jawab untuk menangani lalu lintas dan sinyal antara ponsel dan subsistem jaringan yang terhubung.

  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

  Pergerakan gelombang yang dekat dengan permukaan bumi, yang cenderung mengikuti pola kelengkungan permukaan bumi.

  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

  Redaman ruang bebas dimana terjadi penurunan daya gelombang radio selama merambat di ruang bebas.

  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 memanfaatkanyang dikirim akan sampai pada tujuan.

  GSM dijadikan standar

  Half Power Beamwidth (HPBW)

  Daerah sudut yang dibatasi oleh titik-titik ½ daya atau -3 dB atau 0.707 dari medan maksimum pada lobe utama.

  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

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

  Network Switching Subsystem (NSS)

  Bagian dari sistem GSM yang menangani fungsi switching, mobility management dan mengatur komunikasi antara mobile phone 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)

  Sub sistem yang sering juga disebut dengan Operation and Maintenance Center (OMC) yang merupakan sub system jaringan GSM yang berfungsi sebagai pusat pengendalian dan maintenance perangkat (network element) GSM yang terhubung dengan OMC.

  Path Loss

Loss yang terjadi ketika data / sinyal melewati media udara dengan adanya halangan

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 Daerah yang jumlah bangunannya sedikit dan jarang, alam terbuka.

  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 Proses transmisi gelombang radio atau sinyal dari antena MS ke antena BTS.

  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

  Berbagai Sumber daya yang dimiliki dan untuk berkomunikasi secara elektronik atau non-elektronik misalnya melalui jaringan internet dengan menggunakan kabel.