TUGAS MATA KULIAH

SISTEM KOMUNIKASI BERGERAK

HUBUNGAN BENTUK ANTENA TERHADAP BENTUK SEL, POLA

RADIASI, DAN REUSE FREKUENSI

Dosen: Bp. Iwan Hernawan, Ir.

Disusun oleh:

Irfan Irawan: 11221718

S1 FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK TELEKOMUNIKASI

ISTN CIKINI

SEMESTER GANJIL

2011/2012

2

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 yang digunakan untuk memberikan layanan jasa

telekomunikasi bagi pelanggan bergerak disebut dengan sistem cellular

karena daerah layanannya dibagi-bagi menjadi daerah yang kecil yang disebut

sel (cell). Memiliki salah satu karakteristik yaitu pelanggan mampu bergerak

secara bebas di dalam area layanan, sambil berkomunikasi tanpa terjadi

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

3

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 sel harus memulai panggilan

baru (reinitiating call). Sedangkan keuntungan dari sistem ini adalah

desain sistem dan infrastruktur terhitung sederhana dan biaya awal cukup murah.

4

1.4 Coverage Area

Coverage sebuah sel kecil, daya pancar antena BS (Base Station) kecil, terjadi

pengulangan frekuensi (Frequency Reuse) , pemecahan sel (Cell Splitting), Hand-

Off 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.

5

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 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.

6

3.1.3 Parabolic

Digunakan untuk jarak menengah/sedang dan mempunyai penguatan antara18 -

28 dBi

Contoh Antena Parabolic

Pola radiasi dari antena Parabolik

7

3.1.4 Sectoral

Mempunyai penguatan antara 10 - 19 dBi dan tingginya penguatan dikompensasi

dengan pola radiasi yang sempit dari 45 - 1800

3.1.5 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

8

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

9

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

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

10

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 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.

11

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

Sectoral Gain sekitar 10-19 dBi,

Omni Directional Gain-nya antara 3 sampai 10 dBi

3.3.3 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

12

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

Antena

Gambar Polarisasi

Grid

Yagi

Sectoral

13

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, dan juga jenis antena

yang digunakan ikut mempengaruhi bentuk cakupan sel, serta ada kalanya

daerah cakupan yang diinginkan tidak berbentuk lingkaran, sehingga bentuk

cakupan sel sebenarnya didekatkan dengan bentuk sel heksagonal.

14

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 ukurannya, sel

dibagi menjadi sel besar dengan ukuran ± 32 Km dan sel kecil dengan diameter ±

0,8 Km. Pemilihan ukuran sel harus mempertimbangkan kualitas transmisi,

kepadatan lalu lintas dan biaya. Radius sel yang besar akan menghemat

jumlah BS untuk sel sistem 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 pelayanan antar sel (handoff) akan sering terjadi

karena kemungkinan pengguna bergerak keluar sel lebih besar.

15

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.

16

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 area cakupan cell (coverage area).

- Menaikkan jumlah kanal.

- Membentuk cluster yang berisi beberapa cell.

- Co-channel interference

17

Inti dari konsep selular adalah konsep frequency reuse. Walaupun ada

ratusan kanal yang tersedia, bila setiap frekuensi hanya digunakan oleh satu

sel, maka total kapasitas sistem akan sama dengan total jumlah kanal. Dalam

penggunaan kembali kanal frekuensi diusahakan agar daya pemancar masing-

masing BS tidak terlalu besar, hal ini untuk menghindari adanya interferensi

akibat pemakaian kanal yang sama (Interference Co-Channel).

Jarak minimum frequensi reuse yang diperbolehkan, ditentukan oleh beberapa

faktor, yaitu jumlah sel yang melakukan frequency reuse, bentuk geografi suatu

wilayah, tinggi antena dan besarnya daya pemancar masing-masing base station.

Dalam hal ini jarak minimum frequency reuse dapat dicari dengan

rumus pendekatan teori sel hexsagonal, 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.

18

Gambar Frequency Reuse Group dengan K = 7.

Pola frequency reuse pada sistem selular menunjukan pengaturan pola tersebut

harus sebaik mungkin, hal ini untuk 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 kualitas transmisi dalam perencanaan

sistem selular agar tidak terjadi interferensi co-channel. Dari persamaan juga

terlihat bahwa, jika jarak D semakin besar, maka jumlah kelompok sel akan

bertambah, sehingga interferensi co-channel akan berkurang, dengan catatan

daya pemancar pada BS tidak terlalu besar. Tetapi untuk pita frekuensi

yang sama, jumlah kanal/sel akan berkurang yang berarti kapasitas trafik per

sel akan lebih kecil.