e-ISSN : 2715-5064

## Simulasi Perencanaan Jaringan Long Range (LoRa) Pada Area Kota Semarang Menggunakan Cloud RF
Dhea Ernanda Susilo 1) , Ari Endang Jayati 2) ,  Puri Muliandhi 3) 1,2,3 Teknik Elektro, Universitas Semarang, Semarang
1,2,3 Jl. Soekarno-Hatta Tlogosari, Semarang, Jawa Tengah 50196, Indonesia Email : 1 dheasusilo@gmail.com, 2 ariendang@usm.ac.id, 3 puri@usm.ac.id
Abstract -- LoRa is a wireless technology used to connect devices in a network designed to enable remote communication. LoRa is able to answer  the  challenges  of  implementing  IoT  with  the  various advantages it offers. However, with the advantages offered, the use of LoRa is still limited for now. So a simulation and feasibility analysis is needed to what extent LoRa can be applied in urban environments. In  this  study,  a  simulation  analysis  of  LoRa  network  coverage  in Semarang  City  was  carried  out  using  Cloud  RF  software.  This simulation aims to study the signal quality and coverage of existing LoRa networks in Semarang City. From this simulation will provide a better understanding of the performance of the LoRa network in the city of Semarang. The results of this simulation show that the LoRa network  coverage  in  Semarang  City  reaches  47.56%,  and  the unreached areas or blank spots reaches 52.44%. Thus, this evaluation can be used as a basis for optimizing the LoRa network in Semarang City.
Abstrak  --  LoRa  merupakan  salah  satu  teknologi  nirkabel  yang digunakan untuk menghubungkan perangkat dalam jaringan yang dirancang  untuk  memungkinkan  komunikasi  jarak  jauh.  LoRa mampu  menjawab  tantangan  penerapan  IoT  dengan  berbagai keunggulan  yang  ditawarkan.  Tetapi,  dengan  keunggulan  yang ditawarkan,  penggunaan  LoRa  masih  terbatas  untuk  saat  ini. Sehingga diperlukan simulasi dan analisa kelayakan sejauh mana LoRa mampu diterapkan di lingkungan perkotaan. Pada penelitian ini,  dilakukan  simulasi  analisis  cakupan  jaringan  LoRa  di  Kota Semarang menggunakan software Cloud RF. Simulasi ini bertujuan untuk  mempelajari  kualitas sinyal  dan  jangkauan  jaringan  LoRa yang  sudah  ada  di  Kota  Semarang.  Dari  simulasi  ini  akan memberikan  pemahaman  yang  lebih  baik  mengenai  performa jaringan LoRa di Kota Semarang. Hasil simulasi ini menunjukkan cakupan jaringan LoRa di Kota Semarang mencapai 47,56%, dan area  yang  belum  terjangkau  atau  blankspot  mencapai  52,44%. Dengan  demikian,  evaluasi  ini  dapat  digunakan  sebagai  dasar untuk  melakukan  upaya  optimasi  jaringan  LoRa  di  Kota Semarang.
Kata kunci : IoT LoRa, Long Range, Gateway, Cloud RF

## I. PENDAHULUAN
Di era digitalisasi dan otomasi ini, perkembangan teknologi yang semakin  pesat  di  segala  aspek  telah  membawa  manfaat  bagi kemajuan  peradaban  umat  manusia.  Salah  satunya  adalah Internet of Things(IoT) . Belakangan ini, Internet of Things mulai banyak  diterapkan  di  kota-kota  besar  untuk  mempermudah mendapatkan  informasi  salah  satu  diantara  kota-kota  tersebut adalah  kota  Semarang.  Perkembangan  tersebut  mengakibatkan meningkatnya kebutuhan aplikasi IoT yang memiliki jangkauan jarak yang jauh, data rate rendah, konsumsi energi rendah, dan efisiensi biaya.
Long  Range ( LoRa )  dianggap  dapat  mengatasi  kebutuhan  IoT tersebut. LoRa merupakan  modul  komunikasi  nirkabel  yang mengkonsumsi daya listrik rendah dan memiliki jangkauan yang luas. Rata-rata daya yang diperlukan LoRa dalam mengirimkan data adalah sebesar 0,125Watt/hour [1].
LoRa memiliki cakupan berkomunikasi sebesar 2 – 5 km di area urban dan 15 km di area sub urban. LoRa berjalan pada spectrum jaringan wireless (nirkabel) yang bersifat lisence-free . Spectrum jaringan LoRa bekerja pada frekuensi 920-923MHz [2].
Pada  konferensi  pers  di  ICE  BSD,  Tangerang  pada  Desember 2021  lalu,  Johny  G  Plate  selaku  menteri  komunikasi  dan informatika republik Indonesia mengatakan bahwa   jumlah perangkat IoT diperkirakan  mencapai  400 juta pada 2022 dan akan meningkat ke 678 juta perangkat pada  2025.  Akan  tetapi,  penggunaan LoRa belum  marak diterapkan. Padahal LoRa mampu mendukung perkembangan teknologi  dibidang IoT khususnya smart  city dengan karakteristiknya yang hemat daya, memiliki jangkauan luas, dan bit  rate yg  lebih  cepat  karena  trafik  hanya  diisi  dengan pengiriman data sensor pada piranti IoT .
Pada  penelitian  ini,  dilakukan  perencanaan  jaringan  LoRa  di daerah  yang  memiliki  karakteristik  urban  yaitu  pada  Kota Semarang dengan menggunakan software Cloud RF. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui jangkauan suatu wilayah yang tercakup oleh LoRa untuk mendukung pengembangan smart city di  Kota  Semarang,  khususnya  pada  daerah  padat  seperti universitas,  rumah  sakit,  dan  kantor  pemerintahan.  Sehingga dapat  dipertimbangkan  untuk  perencanaan  suatu  sistem  yang
*) penulis korespondensi : Dhea Ernanda Susilo Email: dheasusilo@gmail.com
e-ISSN : 2715-5064
mampu  mengoptimalkan  luas  cakupan  jaringan LoRa di  Kota Semarang.

## II. PENELITIAN YANG TERKAIT
Terdapat  penelitian  mengenai  jarak  jangkauan LoRa pada  area urban. Pada penelitian tersebut, meninjau tentang jarak jangkau LoRa dengan  menggunakan  parameter s dan packet loss . Pengujian  dilakukan  pada  frekuensi  920  MHz    menggunakan LoRa Antares  untuk  area  urban.  Analisis  dilakukan  untuk mengetahui pengaruh jarak transmisi terhadap persentase paket tak diterima ( packet loss ) dan nilai RSSI yang berperan sebagai indikator  kekuatan  sinyal  terima.  Jarak  jangkauan  maksimum LoRa pada area urban yang didapatkan dari penelitian adalah 2 km, dan packet loss 96,6% yang artinya dari 30 kali pengiriman data yang dilakukan, hanya 1 data yang masuk ke gateway [3].
Selain itu, terdapat pula analisa kualitas sinyal pada daerah DKI Jakarta.  Penelitian  tersebut  meninjau  tentang  cakupan  daerah sinyal  dengan  cara  pengukuran  langsung  di  lapangan  atau dengan  cara  dilakukan drive  test .  Dari  hasil drive  test tersebut dilakukan  analisa blankspot .  Pengujian  dilakukan  dengan menggunakan  jaringan LoRaWaN PT.Telkom.  Hasil  penelitian menunjukkan  bahwa  jaringan LoRaWAN wilayah  DKI  Jakarta memiliki persentase cakupan atau coverage 75,62 %  sedangkan untuk area yang belum dilakukan drive test dan blank spot 24,38 % [4]
Terdapat  pula  penelitian  mengenai  perancangan  jaringan LoRa pada kota Surabaya dengan  menggunakan beberapa parameter, seperti bandwidth , spreading  factor , code  rate , RSSI dan SNR . Pada  penelitian  ini  perencanaan  jaringan LoRa ini  hanya mengambil 12% dari total pelanggan listrik, air, dan gas di Kota Surabaya  berdasarkan  data  pada  Badan  Pusat  Statistika  Kota Surabaya.  Hasil  analisis  perencanaan  jaringan  ini  adalah  jarak daya pancar terjauh sebesar 2,642 km, nilai RSSI sebesar -93,93 dBm,  nilai SNR sebesar  -7,77  dB,  nilai path  loss sebesar  - 149,058 dB, menggunakan Tx power sebesar 20 dBm dan EIRP sebesar 25 dBm. Nilai RSSI yang dihasilkan sudah lebih dari  - 120  dBm  dan SNR lebih  dari  -20  dB  diperkirakan  dapat menghasilkan kualitas sinyal yang bagus jika diimplementasikan di Kota Surabaya pada tahun 2025 [5].
Terdapat penelitian Analisis Perencanaan Jaringan Long Range (LoRa)  dengan  Frekuensi  920-923  Mhz  Untuk  Wilayah Palabuhanratu  dengan  hasil  simulasi  perhitungan  capacity didapatkan  nilai  rata-rata  signal  level  sebesar  -64,04  dBm, sedangkan hasil simulasi perhitungan coverage didapatkan nilai rata-rata signal level sebesar -67,45 dBm.[6]
Selain  itu  terdapat  pula  penelitian  mengenai  Perhitungan Pathloss berdasarkan parameter jarak E Node-B terhadap mobile station  di  Balikpapan.  Pada  penelitan  tersebut  didapati  hasil semakin jauh jarak antara Mobile Station (MS) terhadap e Node B maka semakin besar pathloss yang terjadi yaitu dari 138.8853 dB sampai 175.4915 dB[7]

## III. METODE PENELITIAN
Metodologi  penelitian  yang  digunakan  pada  tugas  akhir  ini adalah  metodologi waterfall .  Metode waterfall merupakan
metode  klasik  dengan  sistem  linier, output pada  tahapan sebelumnya  akan  menjadi input pada  tahapan  selanjutnya. Dimulai dari studi literatur yang dilanjutkan dengan simulasi dan hasil  dari  simulasi  dilanjutkan  dengan  evaluasi  data  dengan melakukan analisa untuk mengetahui luas cakupan jaringan serta kualitas sinyal jaringan LoRa . Berdasarkan hasil analisa tersebut diambil sebuah kesimpulan yang mampu menjawab tujuan dari penelitian ini. Metode penelitian ini dapat digambarkan dengan diagram alir sebagai yang dapat dilihat pada gambar 1 A. Studi Literatur Studi  literatur  merupakan  suatu  metode  pengumpulan  data dengan  cara  membaca  atau  mempelajari  buku-buku  ataupun materi-materi dari internet dan jurnal.
B. Simulasi Cloud RF Simulasi  dilakukan  menggunakan software Cloud  RF  berbasis web interfeace. Cloud  RF  dilengkapi  dengan  tampilan  yang mudah dibaca. Terdapat perbedaan warna dalam simulasi untuk melihat kekuatan sinyal yang dihasilkan. Cloud RF dapat diakses pada https://cloudrf.com/. Tampilan pada Cloud RF dapat dilihat pada Gambar 2.
Mulai Studi Literatur Simulasi Cloud RF Analisa dan Pembahasan Simulasi LoRA Selesai YES NO Gambar 1 Dagram Alir Metode Penelitian
e-ISSN : 2715-5064
Simulasi  dilakukan  untuk  menentukan  daerah  cakupan  sinyal, karakteristik cakupan jaringan serta kualitas sinyal. Parameter- parameter yang digunakan untuk simulasi sesuai dengan jaringan LoRa PT.  Telkom  yang  sudah  ada,  yaitu  pada frequency 923 MHz, sesuai yang diregulasikan oleh pemerintah Indonesia dan Lora Alliance, Tx Power yang digunakan adalah 0.1 Watts atau 20 dBm seperti yang dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Parameter Simulasi LoRa Parameter Value Frequency 923 MHz RF Transmiter Power 0,1 W Bandwidth 0,2 MHz Co-Ordinates DMS Height(s) AGL 1,6m Gain Receiver 2,14 Sensitivity -120dBm Antenna Gain (+) 5,25 dBi Propagation Model Okumura-Hata(0,15- 1,5GHz) Environment Conservative/City Knife Edge Diffraction On Land Cover Off My Clutter On Terrain Resolution 30m.98ft Radius 5km
Pada  simulasi  ini,  digunakan  propagasi  Okumura-Hatta  karena lebih  sesuai  digunakan  sebagai  model  propagasi  untuk memprediksi path  loss guna  estimasi coverage jaringan LoRa .
[8]

## C. Analisa dan Pembahasan
Pada  hasil  simulasi  yang  telah  dilakukan,  dilakukan  analisa terhadap  cakupan  jaringan LoRa dan  kekuatan  sinyal  yang dihasilkan.  Simulasi  tersebut  menggunakan  perangkat  lunak Cloud  RF  untuk  memodelkan  karakteristik  jaringan LoRa . Dalam  analisa  ini,  berbagai  faktor  seperti  topografi,  hambatan fisik,  dan  kekuatan  transmitter  digunakan  untuk  menentukan cakupan jaringan dan kekuatan sinyal yang dapat diharapkan.
Hasil analisa cakupan jaringan LoRa menunjukkan area-area di mana  jaringan LoRa dapat  mencapai  dan  memberikan konektivitas.  Dengan  mempertimbangkan  faktor-faktor  yang mempengaruhi  sinyal,  seperti  jarak,  gangguan,  dan  kondisi lingkungan,  simulasi  memberikan  pandangan  tentang  area  di mana  perangkat LoRa dapat  berkomunikasi  dengan  keandalan yang tinggi.
Selain  itu,  analisa  juga  melibatkan  kekuatan  sinyal  yang dihasilkan oleh jaringan LoRa . Simulasi memperhitungkan daya transmitter  yang  digunakan,  hambatan  di  sekitar area  simulasi, dan  efek  interferensi  dari  perangkat  lain  yang  beroperasi  di frekuensi  yang  sama.  Hasil  analisa  ini  memberikan  informasi tentang  kekuatan  sinyal  yang  dapat  diharapkan  pada  berbagai lokasi  dalam  jaringan.  Nilai blankspot dan coverage dapat dihitung menggunakan persamaan 1 dan 2 berurutan
𝐵𝑆 (%) = ∑ 𝑏𝑙𝑎𝑛𝑘 𝑠𝑝𝑜𝑡 𝑖 𝑁 𝑖=1 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑥100 (1)
𝐶𝑜𝑣𝑒𝑟𝑎𝑔𝑒 (%) = 100 − 𝐵𝑆 (%) (2)
Dengan menggunakan hasil analisa cakupan jaringan LoRa dan kekuatan  sinyal,  dapat  diambil  kesimpulan  mengenai kemampuan  jaringan LoRa untuk  mencakup  area  yang diinginkan dan memberikan konektivitas yang andal. Informasi ini  dapat  digunakan  untuk  perencanaan  jaringan,  penempatan perangkat,  dan  pengoptimalkan  kinerja  jaringan LoRa secara keseluruhan.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Informasi Kondisi Wilayah
Masing-masing  wilayah  tentu memiliki  kondisi  geografis  yang berebeda.  Pada  penelitian  ini,  dilakukan  simulasi  pada  Kota Semarang.
Kota  Semarang  merupakan  ibu  kota  Provinsi  Jawa  Tengah. Secara  geografis,  Kota  Semarang  terletak  antara  6̊  50’-  7̊  10’ Lintang Selatan dan garis 109̊ 35’ - 110̊ 50’ Bujur Timur. Kota Semarang memiliki luas wilayah 373,70 km atau 37.366.836 Ha terdiri dari 16 kecamatan dan 117 kelurahan yang dapat dilihat pada Gambar 3
Gambar 2 Tampilan Cloud RF
e-ISSN : 2715-5064
Gambar 3 Peta Kota Semarang
Secara topografis Kota Semarang terdiri dari daerah perbukitan, dataran  rendah  dan  daerah  pantai,  dengan  demikian  topografi Kota Semarang menunjukkan adanya berbagai  kemiringan dan tonjolan.  Daerah  pantai  65,22%  wilayahnya  adalah  dataran dengan  kemiringan  25%  dan  37,78  %  merupakan  daerah perbukitan dengan kemiringan 15-40%.
Wilayah Kota Semarang berada pada ketinggian antara 0 sampai dengan  348,00  meter  dpl  (di  atas  permukaan  air  laut).  Pada daerah perbukitan mempunyai ketinggian 90,56 - 348 mdpl, dan di dataran rendah mempunyai ketinggian 0,75 mdpl.[9]

## B. Hasil Simulasi Cloud RF
Hasil  simulasi  pada  Cloud  RF  dapat  dilihat  pada  Gambar  4. Titik-titik peletakan gateway LoRa didapat dari sumber platform milik PT.Telkom https://antares.id/.
Gambar 4 Simulasi Cloud RF Gateway Kota Semarang
Terdapat 12 titik penempatan gateway LoRa milik PT.Telkom di Kota Semarang. Diantaranya berada pada:
1. Jl.Raya Mangkang-Semarang
2. Jl.Muradi, Jl.Alun-Alun Timur
3. Jl.Pahlawan
4. Jl. Majapahit – Semarang
5. Jl. Raya Kaligawe – Semarang
6. Jl. Setyabudi
7. Jl. Baskara, Ngesrep
8. Jl. Gedong Songo Timur
9. Jomblang 10. Jl.Pandanaran.
Dari Gambar 4, didapatkan informasi yang dapat dilihat pada Tabel 2
Tabel 2 Hasil Simulasi Cloud RF No. Gateway Jarak Jangkauan Daya Terima (RSSI) 1 STO Mangkang 2,05 KM -64dBm s/d - 114dBm 2 STO Tugu 1,85 KM -56dBm s/d - 112dBm 3 STO Johar 2,012 KM -64dBm s/d - 113dBm 4 STO Simpang Lima 2,032 KM -64dBm s/d - 113dBm 5 STO Majapahit 1,98 KM -64dBm s/d - 113dBm 6 STO Genuk 1,88 KM -64dBm s/d - 113dBm 7 RRI Srondol 2,64 KM -72dBm s/d - 113dBm 8 Baskoro 2,66 KM -72dBm s/d - 114dBm 9 STO Gombel 2,639 KM -72dBm s/d - 113dBm 10 Manyaran 2 2,05 KM -64dBm s/d - 114dBm 11 STO Singotoro 2,027 KM -64dBm s/d - 113dBm 12 Suara Merdeka 2 KM -64dBm s/d - 113dBm
Dari  Tabel  2  didapatkan  hasil  cakupan  jaringan LoRa di  Kota Semarang  mencapai  47,56%,  dan  area  yang  belum  terjangkau atau blankspot mencapai  52,44%.  Angka  tersebut  didapat  dari perhitungan dengan persamaan 1 dan 2.
Cakupan jaringan LoRa dan daya terima ( RSSI ) dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantara faktor-faktor tersbut adalah :
e-ISSN : 2715-5064
1. Kondisi lokasi pengujian/simulasi
Simulasi  dilakukan  di  Kota  Semarang  yang  merupakan area urban dengan banyak gedung tinggi dan kondisi tanah yang  sebagian  merupakan  daerah  perbukitan  dengan kemiringan  15-40%.  Sehingga  mempengaruhi  cakupan jaringan LoRa tersebut
2. Ketinggian gateway. Semakin  tinggi gateway, maka semakin  jauh  jarak jangkauan  jaringan.  Akan tetapi,  nilai daya  terima  yang  dihasilkan  akan  semakin  kecil,  seperti dilihat  pada tabel 2, site RRI Srondol, Baskoro, dan STO Gombel memiliki cakupan yang lebih luas, akan tetapi daya terima yang dihasilkan pada simulasi semakin kecil.

## V. KESIMPULAN DAN SARAN

## A. Kesimpulan
Dari  penelitian  ini,  dapat  disimpulkan  bahwa  jarak  jangkauan jaringan LoRa pada  daerah  urban  khususnya  Kota  Semarang kurang lebih adalah 2 KM. Jarak jangkauan terpendek terdapat pada site STO  Tugu  yaitu  1,85  KM  dan  jarak  jangkauan terpanjang  ada  pada gateway Baskoro  yait  2,66  KM.  Hasil simulasi  menunjukkan  bahwa  cakupan  jaringan LoRa di  Kota Semarang adalah 47,56% dan area yang belum terjangkau serta area blankspot sebesar 52,44%. Semakin luas cakupan jaringan, maka  semakin  rendah  nilai  daya  yang  diterima.  Seperti  pada gateway Baskoro,  nilai  daya  terima  atau  kekuatan  sinyal  yang diperoleh dari simulasi adalah -72dBm s/d -114dBm
B. Saran
Untuk  mendapatkan  hasil  simulasi  yang  lebih  baik,  sebaiknya dilakukan  simulasi  dengan  beberapa  model  propagasi  lain. Selain  itu,  perlu  dilakukan  penambahan gateway untuk mengurangi  area blankspot dan  area  yang  belum  mendapat coverage jaringan LoRa

## DAFTAR PUSTAKA
[1] A. A. Pranata, S. Pramono, dan S. Indriyanto, “Analisis Konsumsi Daya Pengiriman Data LoRa Pada  Spreading Factor 7 Dengan Menggunakan Frekuensi 915 MHz,” 2021.
[2] S. Destelia, U. K. Usman, dan M. M. Ary, “Perencanaan Jaringan Long Range (LoRa) Pada Frekuensi 920 MHz 923 MHz Di Kota Bandung,” vol. 7, hlm. 933–940, Apr 2020.
[3] A. Yanziah, S. Soim, dan M. M. Rose, “Analisis Jarak Jangkauan LoRa Dengan Parameter RSSI Dan  Packet Loss Pada Area Urban,” vol. 13, hlm. 59–67, Agu 2020.
[4] P. S. Khoirunnisa’ dan K. N. Rahardani, “Simulasi dan Analisis Jaringan Long Range Wide Area,” Semarang, Sep 2020.
[5] A. S. Ayuningtyas, I. Uke, K. Usman, dan I. Alinursafa, “Analisis Perencanaan Jaringan LoRa (Long Range) Di Kota Surabaya LoRa (Lang Rang) Network Planning Analysis In Surabaya City,” 2020.
[6] D. Nabilla Hendrawan, U. Kurniawan Usman, dan B. Prasetya Ir, “Analisis Perencanaan Jaringan Long Range (LoRa) dengan Frekuensi 920-923 Mhz Untuk Wilayah Palabuhanratu,” 2021.
[7] M. Ulfah dan N. Djamal, “Perhitungan Pathloss Teknologi Long Term Evolution (LTE) Berdasarkan Parameter Jarak E Node-B Terhadap Mobile Station di Balikpapan,” JURNAL NASIONAL TEKNIK ELEKTRO , vol. 5, no. 3, Nov 2016, doi: 10.20449/jnte.v5i3.315.
[8] A. Rizqi dkk. , “Model Propagasi untuk Estimasi Coverage Jaringan LoRaWAN pada daerah Urban,” 2020.
[9] H. Dewantara, “Kajian Implementasi Program Revitalisasi Kawasan  Kota Lama Sebagai Kawasan Pariwisata Di Kota  Semarang,” 2017.
[10] A. D. Prajanti, B. Wahyuaji, F. B. Rukmana, R. Harwahyu, dan R. F. Sari, “Performance Analysis of LoRa WAnTechnology for Optimum Deployment of Jakarta Smart City,” dalam 2018 2nd International Conference on Informatics and Computational Sciences, ICICoS 2018 , Institute of Electrical and
Electronics Engineers Inc., Okt 2018, hlm. 54–59. doi: 10.1109/ICICOS.2018.8621803.
[11] A. P. Briantama, “Analisis Line Of Sight (LOS) dan Fresnel Zone pada Perancangan  Jaringan Wireless Point To Point (Studi Kasus: PT. Solo Jala  Buana (SoloNet) ke CV. Connectis Jati Informatika),” 2017.
[12] L. Mubarokah, O. Puspitorini, dan N. A. Siswandari, “Pengukuran Dan Perhitungan Pathloss Eksponen Untuk Cluster Residenes, Central Business District (CBD), Dan Perkantoran Di Daerah Urban”.
[1]