Tidak seperti penggunaan
perangkat indoor, kemampuan untuk menghitung link budget & jangkauan
sangat penting jika seseorang ingin menggunakan peralatan Wireless LAN untuk
melewati mil terakhir Mereka yang memiliki
pengetahuan radio yang sangat minim mungkin memiliki beberapa kesulitan dalam
melakukannya. Untungnya, http://www.ydi.com membawa perhitungan link radio
sederhana diakses dari Internet. Ini mencakup semua rumus dan, dengan demikian,
siapapun dapat mengetahui link budget sistem telekomunikasi. Saya akan sangat
menyarankan untuk mengakses situs tersebut
untuk mencoba dengan perhitungan radio link.
Ada kebutuhan beberapa parameter
penting untuk menghitung dengan benar untuk memastikan bahwa sistem dengan
benar akan melakukan, yaitu :
• Sistem Operasi Margin (SOM),
itu berkorelasi daya pemancar, tipe antena, panjang kabel coaxial dan jarak. Kita bisa pastikan jika sistem kami
memiliki margin cukup kekuatan untuk mencapai jarak tersebut.
• Free Space Loss (FSL), kerugian dalam kekuatan
radio dalam mencapai jarak
tertentu.
• Jarak Fresnel Zone (FZC), untuk melihat ketinggian antena yang
diperlukan yang diperlukan untuk lulus hambatan.
• Antena bantalan, antena bawah akan memiringkan, dan antena miring ke bawah radius
cakupan yang diperlukan untuk mengetahui titik yang tepat atau area pancaran
Sebuah konversi listrik perhitungan
juga disediakan untuk
mengkonversi dBm ke Watt sebaliknya. Konversi
ini cukup sederhana, yaitu :
dBm = 30 + Log 10 (Watts)
Watts =
10^((dBm - 30)/10)
MilliWatts = 10^(dBm/10)
Perhitungan diberikan dalam YDI.COM adalah dalam
mil dan feet, dengan demikian, perlu mengkonversi
ke dalam meter jika diperlukan. Untuk kenyamanan Anda, berikut
ini adalah tabel konversi diperlukan
Meter = Feet * 0.3048
Km =
Miles * 1.609344
Free Space Loss (FSL) Calculation
Ditunjukkan dalam gambar adalah Free Space Loss (FSL)
perhitungan halaman yang disediakan oleh YDI.COM. Seperti ditunjukkan pada Gambar tersebut,
ada dua (2) parameter
utama yang diperlukan untuk
menghitung FSL, yaitu :
- Operating Frequency (in MHz)
- Distance Between Antennas (in Miles)
Output dari perhitungan isely
- Free Space Loss (in dB)
Formula seperti yang ditunjukkan dengan jelas pada gambar adalah
Free Space Loss (dB) = 20 Log10 (MHz) + 20 Log10 (Distance in Miles) +
36.6
Biasanya kita akan melihat Rugi Free Space di
kisaran 100 dB untuk sinyal radio yang beroperasi di frekuensi 2.4GHz bepergian
dalam satu (1) jarak
km
System Operating Margin (SOM) Calculation
Ditunjukkan dalam Gambar adalah Sistem Operasi Margin (SOM)
halaman perhitungan. Ini memiliki banyak parameter
input dengan tiga (3) output utama, yaitu :
RX
Signal Level (dBm)
Free
Space Loss (dB)
Theoretical
System Operating Margin (dB)
Kita perlu memastikan bahwa kita memiliki sekitar 10-15 dB Margin Sistem
Operasi (SOM) untuk memberikan
sedikit ruang untuk memudar dan multipath
dari sinyal radio
Untuk dapat menghitung ini (3) parameter tiga,
kita perlu menyediakan formula dengan data pada
Frequency (MHz)
Distance (Miles)
TX Power (dBm), WLAN card
transmitter power normally about 30-100mW range.
TX Cable Loss (dB), depending on
type of cable & length. It would be better to restrict the length to less
then 10 meter.
TX Antenna Gain (dBi),
Free Space Loss
RX Antenna Gain (dBi)
RX Cable Loss (dB)
RX Sensitivity
Sebagian besar data yang diperlukan dapat ditemukan di manual atau spesifikasi dari peralatan WLAN akan cenderung memiliki daya pancar
Teknik Perhitungan Sistem Operating Margin (SOM)
Sebelum lebih lanjut membahas
disain Wireless Metropolotan Area Network (MAN) ada baiknya kita selami cara
menghitung margin daya untuk operasional radio. Salah satu kunci utama untuk
melakukan perhitungan adalah mengerti konsep besaran dB sebagai besaran
perbandingan daya. Rumus yang biasa digunakan untuk konversi dB dengan Watt
atau mW, adalah:
dBm = ( 10
Log(Power Watts)) + 30
Watts = 10^((dBm
- 30)/10)
MilliWatts =
10^(dBm/10)
Untuk memberikan gambaran daya
pancar 15 dBm adalah 30 mW, daya pancar 20 dBm adalah 100 mW.
Cara sederhana untuk membatasi
ruang lingkup aplikasi WLAN adalah dengan membatasi daya pancar. Secara hukum
daya pancar sinyal di Antenna yang di ijinkan adalah 36 dBmW, artinya jika anda
menggunakan antenna parabola 24dBi anda hanya boleh menggunakan peralatan WLAN
dengan daya sekitar 15 dBm (sekitar 30 mW saja). Umumnya peralatan WLAN yang
ada di pasaran mempunyai daya pancar antara 15-20 dBm (30-100 mW).
Radiasi pancaran di antenna
biasanya di ukur dengan Effective Isotropic Radiated Power (EIRP) yang di ukur
dalam dBm. Pada kesepakatan
yang ada, rekan-rekan IndoWLI tampaknya cenderung untuk sepakat EIRP yang
diijinkan adalah 36dBm. EIRP yang merupakan daya yang di radiasikan di ujung
antenna, dapat dihitung dari:
EIRP (dBm) = TX
Power – TX Cable Loss + TX Antenna Gain.
Dengan di batasinya EIRP sebesar 36dBm, dan rata-rata loss di
kabel coax & konektor sebesar 5 dB. Maka jika kita menggunakan antenna
parabola 21 dBi, daya pancar yang dapat digunakan hanya 20 dBm (100 mW).
Artinya, penggunaan power amplifier menjadi sangat di haramkan, bisa-bisa anda
terkena denda Rp. 600 juta dan atau penjara 6 tahun sesuai pasal 55 UU36/1999.
Untuk menentukan Sistem Operating Margin (SOM), kita harus melihat
Free space loss-FSL, Margin Sistem Operasi, Sensitivitas penerima (Rx), Antenna
gain dan Cable loss. Konsep perhitungan
dicoba diperlihatkan dalam Gambaran umum sistem di atas.
Free Space Loss (FSL) adalah loss (kerugian) yang terjadi dalam
sambungan komunikasi melalui gelombang radio dapat diformulasikan sebagai
berikut:
FSL = 20 LOG10(Frek, dalam MHz) +
20 LOG10(Jarak, dalam mil) + 36.6
Dari perhitungan sederhana di atas, maka untuk jarak 5 km dan
frekuensi 2400 MHz (2.4 GHz), FSL = 114 dB
Selanjutnya yang perlu di hitung adalah Margin Sistem Operasi
(System Operating Margin – SOM) agar sistem dapat tetap bekerja dengan baik.
Formula yang perlu di perhatikan sebetulnya sangat sederhana yang hanya
membutuhkan kemampuan tambah kurang saja, yaitu:
SOM = Rx signal level - Rx
sensitivity.
Rx signal level = Tx power - Tx
cable loss + Tx antenna gain – FSL
+ Rx antenna gain - Rx cable loss.
Agar aman dari gangguan radio seperti Fading, Multipath dll. maka
margin sistem operasi sebaiknya minimal 15dB. Sensitifitas radio IEEE 802.11b
pada umumnya memiliki Rx sensitivity = -77 dBm. Jika kita menggunakan antenna
dipole maka Tx / Rx antenna gain adalah 3 dBi. Beberapa rekan terutama di
WARNET banyak menggunakan antenna parabola untuk menaikan Tx / Rx antenna gain menjadi
24 dBi. Untuk built-in antenna maka Tx / Rx cable loss = 0 dB. Untuk instalasi
di WARNET yang berada diluar gedung, maka Tx / Rx cable loss bisa mencapai 5
dB. Dari perhitungan di atas, untuk nano sel dengan Tx/Rx antenna 3dB &
cable loss 0dB, maka akan di peroleh Tx power 14 dBm atau 25 mW. Dengan demikian peralatan access point yang
berbasis 802.11b yang ada saat ini sudah sesuai/cocok untuk kebutuhan nano sel
di atas karena kebanyakan beroutput 25-50 mW. Untuk keperluan WARNET jika di
hitung dengan baik, maka untuk jarak 5-7 km kita membutuhkan peralatan IEEE
802.11b pada 2.4 GHz dengan daya sekitar 20 dBm atau 100 mW.
Bagi anda pengguna WaveRider
proses perhitungan sangat dimudahkan dengan fasilitas tool dalam bentuk file
excel. Dalam tool tersebut kita dapat dengan mudah menghitung System Operating
Margin (SOM), seperti diperlihatkan pada gambar. Kita tinggal memasukan tipe
antenna, jenis peralatan Waverider yang kita gunakan, panjang antenna, jarak
dll maka akan tampak berapa SOM, Freshnel Zone Clearence (FZC) dll.
Kebetulan sekali tool tersebut tidak hanya menyediakan perhitungan
untuk SOM & FZC saja, tapi juga perhitungan untuk menentukan arah & elevasi
antenna dari masing-masing node. Hal ini sangat membantu, jika kita di lengkapi
dengan peralatan Global Positioning System (GPS) yang memberikan informasi
lokasi (ketinggian, lintang & bujur) maka dengan memasukan informasi lokasi
tersebut, arah antenna & elevasi antenna dapat di hitung secara langsung.
Informasi lain yang juga di bawa oleh software tersebut adalah perhitungan
ketinggian antenna yang bertumpu pada perhitungan FZC.
Jangkauan Pancaran WLAN
Dengan kondisi daya terbatas (15-20dBm), maka jarak
jangkau peralatan WLAN menjadi terbatas. Jarak jangkau maksimum yang dapat
dicapai adalah pada saat sinyal mencapai batas sensitifitas penerima di ujung
sebelah sana. Sebetulnya perhitungan-nya sederhana, terutama yang agak rumit
hanyalah proses perhitungan redaman sinyal melalui udara (Free Space Loss) yang
besarnya rata-rata sekitar 100dBm tergantung jarak & frekuensi yang
digunakan.
Untuk memberikan sedikit gambaran, sebuah sambungan WLAN
dengan antenna 15 dBi dan daya pancar 15 dBm di kedua ujung-nya akan dapat
mencapai jarak sekitar tujuh (7) km dengan memperhitungkan redaman coax 3 dBm.
Cukup normal untuk sambungan WLAN 2-11Mbps di banyak kota tanpa perlu
menggunakan power amplifier secara ilegal.
Wilayah pancaran sangat tergantung pada kondisi lapangan,
lokasi gedung, lokasi penghalang, ketinggian, maupun bentuk antenna yang
digunakan. Pada gambar saya coba memperlihatkan coverage (lingkup) pancaran
sebuah base station WLAN dalam bentuk
bintik-bintik.
Untuk perencanaan / disain sebuah Metropolitan Area
Network (MAN) bentuk pancaran ini biasanya kita buat ideal menjadi sebuah
bentuk segi enam seperti tampak pada gambar. Bentuk coverage ideal ini akan
kita gunakan kemudian di penjelasan lebih lanjut dibawah. Pengetahuan tentang
antenna akan sangat penting dalam menentukan bentuk area coverage yang bisa di
servis. Pada bagian yang lain saya jelaskan berbagai bentuk antenna &
pattern radiasinya.
Contoh perhitungan yang sudah jadi dapat diperoleh
langsung dari saya
dalam bentuk file Excel secara gratis. Dalam file Excel tersebut juga telah
saya buatkan beberapa routine konversi dari besaran dBm ke Watt supaya lebih
terbayang bagi kita yang tidak biasa dengan notasi dBm. Alternatif lainnya, di persilahkan untuk mengambilnya
secara gratis di biasanya di bawah directory /fisik/wireless.
Line of Sight (LOS)
Salah satu hal yang
penting dalam komunikasi radio pada frekuensi tinggi adalah kondisi line of
sight antara pemancar dan penerima. Ada dua jenis line of sight, yaitu:
- Optical Line of Sight, kondisi dimana pemancar dapat melihat secara optik posisi penerima.
- Radio Line of Sight, kondisi dimana penerima bisa mendengarkan transmisi dari pemancar.
Kondisi ini secara
teori (oleh Freshnel) digambarkan sebagai bola football antara dua lokasi yang
saling berhubungan, seperti tampak pada gambar.
Untuk mengetahui berapa
ketinggian minimal yang perlu di sediakan agar antenna dapat bekerja dengan
baik, sebaiknya dihitung Freshnel Zone Clearence (FZC) yang diperlukan. Tampak
pada gambar yang lain, bola rugbi Freshnel diperlihatkan beserta rumus untuk
menghitung ketinggian yang diperlukan.
Untuk memperoleh Line of Sight yang baik, minimal sekali
60% dari Freshnel Zone yang pertama di tambah tiga (3) meter harus bebas dari
berbagai hambatan / rintangan. Sebagai gambaran, clearence yang dibutuhkan
untuk beberapa jarak antara pemancar dan penerima dapat dilihat pada tabel
berikut.
Jarak (km)
|
Clearence Minimal (m)
|
1
|
3.0
|
3
|
3.4
|
4
|
3.6
|
5
|
3.7
|
6
|
4.0
|
7
|
4.3
|
Clearence ini menentukan tinggi antenna minimal yang
perlu di siapkan agar sinyal dapat di terima dengan baik di penerima. Untuk
memperoleh sinyal yang baik, ketinggian tower biasanya lebih tinggi daripada
clearence diatas. Untuk jarak sekitar 4 km dibutuhkan tower dengan ketinggian
10 meter-an. Hal ini diperlihatkan oleh software bawaan waverider
No comments:
Post a Comment