https://jurnal.itscience.org/index.php/dsi/index | 4

## Analisis Pathloss Model Optimasi Cost 231 Outdoor To Indoor Untuk Komunikasi Seluler

## Zikri Ananda Eka Bona Putra HB
Universitas Panca Budi, Indonesia Published: 1 Juni 2022 Published: 4 Juni 2022 Published: 4 Juni 2022
Abstrak  : Pengukuran  rugi-rugi  lintasan  model  outdoor  to  indoor telah  dilakukan  pada  sebuah  lokasi  gedung  perkuliahan  di  area perkotaan.  Model  ini  merupakan  model  dimana  Pemancar  berada diluar  gedung,  sedangkan  penerima  bebas  bergerak  didalam ruangan.  Penelitian  ini  meneliti  besarnya  kuat  sinyal  disepanjang lintasan  pada  frekuensi  2100  MHz.  Model  propagasi  yang digunakan  adalah  model  Optimasi  COST231.  Dengan  mengubah parameter  rugi-rugi  penetrasi  dinding  internal  dan  eksternal  pada formulasi  COST231  maka  didapat  profil  rugi-rugi  lintasan  yang mendekati dengan kondisi pengukuran di lokasi penelitian
Kata Kunci : Model Outdoor to Indoor, Model Optimasi COST231, Komunikasi Seluler
DSI: Jurnal Data Science Indonesia is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0).

## PENDAHULUAN
Kebutuhan  untuk  layanan  berkomunikasi  menyebabkan  pengguna  melakukan  kegiatan komunikasi  sesering  mungkin  dan  dimana  saja.  Aktivitas  ini  tidak  hanya  dilakukan  di  luar  ruangan bahkan sekarang banyak pengguna melakukan aktivitas berkomunikasi di dalam gedung. Sering kali sinyal  yang  diterima  di  dalam  gedung  tidak  seoptimal  sinyal  yang  diterima  di  luar  gedung.  Hal  ini terjadi  karena  pengguna  di  dalam  gedung  hanya  memanfaatkan  pemancar  yang  berada  di  luar gedung.  Untuk  itu  perlu  adanya  penelitian  untuk  memprediksi  rugi-rugi  lintasan  dari  luar  ke  dalam gedung (model outdoor to indoor ) guna melihat seberapa besar daya pemancar yang hilang.
Salah  satu  model  rugi-rugi  lintasan  dari  luar  ke  dalam  gedung  (O2I)  adalah  model  COST231. Banyak  penelitian  telah  dilakukan  untuk  memodelkan  skenario  O2I  model  COST231  [1][2][3].  Model COST231 merupakan model empris yang memberikan persamaan analisis dengan akurasi yang masuk akal. Karena membutuhkan sedikit informasi dalam persamaan analisisnya maka model ini dianggap sebagai  model  yang  paling  akurat  dan  banyak  digunakan  untuk  memprediksi  rugi-rugi  lintasan  O2I [4][5]. Pada penelitian ini model COST231 diaplikasikan pada frekuensi 2100 MHZ. Terdapat parameter yang  mempengaruhi  prediksi  rugi-rugi  lintasan  pada  persamaan  model  COST231  yaitu  rugi-rugi penetrasi  dinding  ekstrenal  dan  internal.  Dengan  mengganti  nilai  variabel  dari  kedua  jenis  rugi-rugi penetrasi tersebut maka didapat profil rugi-rugi lintasan yang sesuai dengan kondisi lokasi penelitian.

## TINJAUAN PUSTAKA
Lokasi  pengukuran  kuat  sinyal  dilakukan  pada  salah  satu  gedung  kuliah  di  Universitas  yang berada di Medan Indonesia. Gedung ini memiliki bangunan dua tingkat dimana posisi antena berada diatas  gedung.  Sampel  pengukuran  hanya  diambil  dikoridor  gedung  karena  diamsusikan  bahwa banyak  pengguna  melakukan  pertukaran  informasi  bergerak  diarea  ini.  Lokasi  penelitian  merupakan gedung multiguna yang berfungsi sebagai kantor, ruang kelas dan ruang konferensi
Gedung ini dirancang dengan koridor sebagian tertutup dan sebagian semi terbuka maksudnya sebagian  bangunan  dengan  dinding  lengkap  dan  sebagian  lagi  dengan  satu  sisi  dinding  terbuka.
Struktur bangunan terdiri dari dinding beton dan beberapa ruang disekat oleh dinding yang terbuat dari  triplek.  Jendela  pada  bangunan  ini  terbuat  dari  kaca  dominan.  Tipe  bangunan  seperti  ini  tidak menjamin  apakah  gelombang  radio  akan  mencapai  ke  penerima  dengan  menembus  dinding  atau melalui mekanisme propagasi seperti refleksi, difraksi dan hamburan.

## METODE PENELITIAN
Pada penelitian ini pengukuran kuat sinyal terima dilakukan dengan metode walk-test . Perangkat yang  digunakan  adalah  laptop  yang  telah  terinstal  aplikasi  Tems  Investigation  versi  10.05  lalu menggunakan  kabel  USB  dihubungkan  dengan  seluler  Sony  Ericsson  W995  sebagai  penerima. Perangkat  tersebut  dibawa  berjalan  dari  lantai  1  menuju  lantai  2,  mulai  dari  titik  terdekat  dengan pemancar  (BS)  lalu  berjalan  menjauhi  BTS.  Dari  awal  proses  pengukuran,  penerima  (MS)  melakukan panggilan  sebagai  proses  pertukan  informasi.  Sampel  pengukuran  diambil  setiap  2  meter.  Rute pengukuran dilakukan disepanjang koridor gedung yang dapat dilihat pada Gambar 1.

## Gambar 1. Rute Pengukuran Kuat Sinyal
Antena  pemancar  (BS)  yang  dapat  dilihat  pada  Gambar  1  berada  diatas  gedung.  Layanan komunikasi yang digunakan pada penelitian ini adalah layanan provider lokal dengan frekuensi kerja 2100  MHz  untuk  sistem  3G.  Sedangkan  antena  yang  bertindak  sebagai  penerima  adalah  sebuah seluler.  Pada  kedua  antena  baik  pemancar  atau  penerima  terdapat  beberapa  parameter  yang berpengaruh dalam perhitungan rugi-rugi lintasan. Parameter tersebut dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Spesifikasi Antena Pemancar dan Penerima
Parameter Pemancar Penerima Tipe Antena TYDB-182020DE4-33FT2  Omnidirectional Frekuensi Sistem 3G : 2100 MHz 2100 MHz Uplink : 1920 MHz Downlink : 2170 MHz Tinggi Antena 22 m 1.5 m Daya Pancar 66 dBm –

## HASIL PENELITIAN DAN DISKUSI
Rugi-rugi  lintasan  model  COST231  terdiri  dari  rugi-rugi  lintasan  luar  ruangan  ( L out ),  rugi-rugi lintasan  dalam  ruangan  ( L in ),  rugi-rugi  propagasi  dinding  ( L tw )  dan  rugi-rugi  propagasi  total  dalam kondisi line of sight ( ) [6].
(1)
Untuk menjelaskan prinsip dari model COST231 O2I ditunjukkan pada Gambar 2 [7].
https://jurnal.itscience.org/index.php/dsi/index | 6

## Gambar 2. Prinsip Kerja Model COST231 O2I
(2) (3) (4) (5) (6)
Dimana,
merupakan  rugi-rugi  penetrasi  external  wall  (4  –  10  dB),
merupakan  rugi-rugi tambahan  pada  external  wall  (20  dB). adalah  jarak  tegak  lurus  antara  Tx  dan  dinding  eksternal, adalah jarak miring  antara  Tx dan dinding  eksternal, adalah jarak antara dinding eksternal dan Rx sedangkan f adalah  frekuensi  kerja. adalah  rugi-rugi  dinding  internal  (4-10  dB). adalah  jumlah dinding yang ditembus oleh sinyal dan merupakan rugi-rugi propagasi dalam ruang ketika tidak ada dinding internal ketika sinyal merambat dari dinding ekternal ke Rx.
Tabel 4. Nilai Parameter Cost231 dan RSS setiap Lantai
floor we (dB) wge (dB) wi (dB) Measured Mean RSS (dBm) Predicated Mean RSS (dBm) RMSE
1 7 20 7
-74.2241 -41.3962 33.0984 8 20 8 -43.3962 31.1157 9 20 9 -45.3962 29.1355 10 20 10 -47.3962 27.1582
2 7 20 7 -72.1207 -41.1358 32.2145 8 20 8 -43.1358 30.2958 9 20 9 -45.1358 28.3883 10 20 10 -47.1358 26.4944
Pada penelitian ini telah dilakukan pengujian model COST231 untuk lokasi penelitian yaitu koridor bangunan yang terdiri dari 3 lantai. Pada Tabel 4 dapat dilihat nilai parameter untuk penterasi dinding internal dan penetrasi dinding eksternal memberikan estimasi daya sinyal terima yang berbeda pada model prediksi COST231. Parameter , dan merupakan kontributor yang berpengaruh dalam menghitung  keseluruhan  rugi-rugi  lintasan  outdoor-indoor.  Model  COST231  menyarankan  nilai dan pada  kisaran  4-10  dB,  dinding  yang  terbuat  dari  beton  dengan  ukuran  jendela  normal diberikan  nilai  7  dB.  Pada  lokasi  penelitian,  perhitungan  prediksi  model  COST231  dilakukan  dengan nilai dan mulai dari 7 – 10 dB. Hasil yang didapat masih jauh dengan konsisi pengukuran. Dari ketiga  parameter  yaitu , dan ,  model  COST231  mengasumsikan  bahwa  dinding  eksternal merupakan bagian yang langsung dipandang  oleh pemancar dan dianggap bertanggung jawab unruk penetrasi. Maka selanjutnya dilakukan optimasi pada rugi-rugi penetrasi eksternal ( ).
https://jurnal.itscience.org/index.php/dsi/index | 7

## A. Optimasi Rugi-rugi Lintasan Model COST231
Sebuah penelitian telah dibuat [8] untuk mengoptimasi rugi-rugi lintasan model COST231. Pada model  optimasi  COST231,  parameter  pada  bangunan  dibagi  menjadi  beberapa  segmen  yang  lebih spesifik.  Parameter  tersebut  adalah  rugi-rugi  penetrasi  dari  dinding  ekstrenal  ( ).  Dari  percobaan dikumpulkan  data  untuk  mendapatkan  formulasi  empiris  dari  rugi-rugi  penetrasi  dinding  eksternal ( ) dengan menggunakan teknik regresi berganda.
(7)
Dimana f adalah frekuensi kerja dalam MHz, merupakan proporsi jendela pada dinding ekstrenal, merupakan  jenis  jendela  dan
merupakan  jenis  material  atau  bahan  dari  dinding  eksternal. Tabel 5 menunjukkan nilai dari masing-masing variabel untuk jenis material yang berbeda [8].
Tabel 5. Variabel dari jenis material yang berbeda
f Dalam MHz
Dalam persentase (%)
Tanpa Kaca : 1 Kaca            : 2 Kaca Berlapis : 3 Jendela dengan kawat : 3 Bata          : 1 Blok sinder : 1 Blok Beton : 2 Beton Bertulang : 3
Tabel 6. Level RSS rata-rata dari Pengukuran, Model Prediksi dan Model Optimasi
floor Measured Mean RSS (dBm) Predicated Mean RSS (dBm) Proposed Mean RSS (dBm) RMSE 1 -74.22 -41.40 -79.92 7.09 2 -72.12 -41.14 -79.66 11.60
Optimasi model COST231 telah dilakukan dengan menghitung rugi-rugi penetrasi eksternal menggunakan  formulasi  yang  didapat  pada  penelitian  sebelumnya  [8].  Formulasi  ini  menambahkan kriteria  jenis  dan  proporsi  jendela  serta  jenis  bahan  dari  dinding  yang  dapat  dilihat  pada  Tabel  5. Berdasarkan Table 6 dapat dilihat bahwa dengan menambahkan parameter , ,dan kedalam formasi berpengaruh terhadap level daya penerima (RSS). Rata-rata RSS pada model optimasi lebih mendekati dengan kondisi pengukuran. Selain itu nilai RMSE juga semakin kecil.

## KESIMPULAN
Rugi-rugi lintasan berpengaruh terhadap jarak. Fungsi jarak  menunjukkan bahwa semakin  jauh  jarak antara  pemancar  dan  penerima  maka  akan  semakin  besar  rugi-rugi  lintasan.  Pada  model  COST231, parameter rugi-rugi penetrasi eksternal telah ditentukan nilai konstantanya sekitar 4-10 dB. Sedangkan untuk  model  optimasi  COST231  parameter  ini  dihitung  kedalam  formulasi  dengan  menambahkan segmen bangunan yaitu jenis material dinding, jenis jendela dan proporsi jendela bangunan.Dengan melakukan optimasi model COST231 didapat profil rugi-rugi lintasan pada lokasi yang diteliti.

## REFERENSI
[1]. Indah Vusvita Sari, “Karakterisasi Rugi-rugi Lintasan dari Luar ke Dalam Koridor Gedung Fakultas Teknik  Universitas  Sumatera  Utara  untuk  Jaringan  Komunikasi  Bergerak”,  Universitas  Sumatera Utara, 2019
https://jurnal.itscience.org/index.php/dsi/index | 8
[2]. S.  Essi,  T.  Antti,  L.  Matti,  “Outdoor  to  Indoor  Scenario  at  780  MHz”,  IEEE  Internasional Symposium, 2010.
[3]. S.M. Usman, H. Kimmo, L. Jukka, “Angular Wall Loss Model and Extended Building Penetration Model for Outdoor to Inddor Propagation”, IEEE, 2017.
[4]. R. Ignacio, et.al., “An Emperical Outdoor to Indoor Path Loss Model from below 6 GHz to cm- Wave Frequency Bands”, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 2016.
[5]. V. Alvaro, Z. Jie, “Emperical Indoor to Outdoor Propagation Model for Residential Areas at 0.9- 3.5 GHz”, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 2010.
[6]. M. Abhijit, “Lecture Notes on Mobile Communication”, Indian Institute of  Technology Guwahati, November 2009.
[7]. S. Essi, T. Antti and L. Matti, “Charactization of Propagation in An Outdoor to Indoor Scenario at 780  MHz”,  IEEE  Internasional  symposium  on  Personal  Indoor  and  Mobile  Radio Communications, 2010.
[8]. R. De Laloi, “Digital Mobile Radio Towards Future Generation Systems”, Belgium Eropa, 1999.