## ANALISIS PENGARUH TILTING ANTENNA TERHADAP COVERAGE AREA
JARINGAN 4G LTE (STUDI KASUS KECAMATAN TRENGGALEK)
Rizal Aji Istantowi 1 , Aisah 2 , Waluyo 3
1,2,3 Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang, 65141 Indonesia
Email : 1 rizalajiistantowi@gmail.com, 2 aisahzahra@gmail.com, 3 waluyo@polinema.ac.id

## Abstrak
Jaringan 4G LTE di kota-kota besar sudah tersedia dengan baik. Sedangkan, pada kota kecil sampai menengah jaringan 4G LTE belum merata dan maksimal. Penelitian ini memilih variabel tilting antenna terhadap coverage area ,  karena  dalam  pengiriman  informasi  dari  suatu base  station menggunakan  antena.  Nilai  rata-rata  RSRP (dBm) base station existing pada perhitungan dengan jarak 200 m sebesar -122,90 dBm, jarak 500 m sebesar - 136,79  dBm,  dan  jarak  1000  m  -147,30  dBm.  Sedangkan,  pada  simulasi  dengan  jarak  200  m  sebesar  -108,22 dBm,  jarak  500  m  sebesar-121,81  dBm,  dan  jarak  1000  m  sebesar  -132,69  dBm.  Nilai coverage  areabase station  existing pada  perhitungan  sebesar  5,29  %,  sedangkan  pada  simulasi  sebesar  11,18  %.Nilai  rata-rata RSRP (dBm) pada kondisi optimal untuk perhitungan  pada jarak 200 m sebesar -80,13 dBm, pada jarak 500 m sebesar  -94,03  dBm  serta  pada  jarak  1000  m  sebesar  -104,56    dBm.  Sedangkan,  simulasi  pada  jarak  200  m sebesar  -98,09  dBm,  pada  jarak  500  m  sebesar  -112,79  dBm  serta  pada  jarak  1000  m  sebesar  -123,31    dBm. Nilai coverage  area untuk  perhitungan  sebesar  20,32  %,  sedangkan  pada  simulasi  sebesar  15,01  %.  Jumlah kebutuhan base station saat ini di Kecamatan Trenggalek yang telah terpenuhi sebesar 68 %
Kata kunci : 4G LTE, Coverage Area, Tilting Antenna, Okumura Hata, Atoll

## I. PENDAHULUAN
Setiap  tahun  jumlah  pengguna  telepon  pintar ( smartphone )  semakin  bertambah.  Berbanding lurus  dengan  hal  tersebut,  maka  penggunaan  kartu SIM  dari  berbagai  operator  juga  meningkat. Beberapa  tahun  mendatang  perencanaan  jaringan LTE di Indonesia tidak hanya difokuskan terhadap kota-kota  besar  saja  dikarenakan  kebutuhan layanan  data  yang  ditimbulkan  dari  perkembangan konten  maupun  aplikasi  dari  smartphone  menuntut operator harus menyediakan layanan untukmendukung  konten  maupun aplikasi tersebut. Peningkatan
area
jangkauan jaringan telekomunikasi teknologi 4G LTE harus senantiasa dilakukan
mengingat kebutuhan  dan  jumlah  pengguna  ( user )  yang mengalami pertambahan juga.
Teknologi  yang  sedang  berkembang  saat  ini adalah Long  Term  Evolution (LTE),  LTE  sendiri memiliki  efisiensi  spektrum  yang  tinggi,  kapasitas yang  besar  serta  kemampuan  untuk  memberikan layanan  data  dengan  date  rate  yang  lebih  tinggi sehingga  layak  untuk  diterapkan  dan  digunakan oleh pengguna
jasa
telekomunikasi.LTE merupakan  kelanjutan  dari  teknologi  generasi ketiga (3G) WDCMA-UMTS.
Jaringan  4G  LTE  di  kota-kota  besar  sudah tersedia  dengan  baik.  Sedangkan,  pada  kota-kota kecil  sampai  menengah  jaringan  4G  LTE  belum begitu  merata  dan  maksimal.  Penelitian  ini melakukan  studi  kasus  di  Kecamatan  Trenggalek, Kabupaten  Trenggalek.  Penelitian  ini  memilih Kecamatan Trenggalek karena, Kecamatan Trenggalek  merupakan  pusat  pemerintahan  dan ekonomi  di  Kabupaten  Trenggalek.  Kecamatan
Trenggalek  memiliki  luas  wilayah  61,16  km 2 dan jumlah  penduduk  64.611  penduduk  serta  tingkat pertumbuhan penduduk sebesar 0,41.
Penelitian ini memilih variabel tilting antenna terhadap coverage  area ,  karena  dalam  pengiriman suatu  informasi  dari  suatu  site  ( base  station ) melalui  antena.  Hasil coverage  area dipengaruhi oleh parameter-parameter  tertentu termasuk tilting antenna .  Nilai  RSRP  dan coverage  area dianalisis dengan menggunakan software
Atoll, serta membandingkan
dengan perhitumgan menggunakan model Okumura Hata.

## A. Arsitektur 4G LTE
[12]  Arsitektur  LTE  dikenal  dengan  suatu istilah  SAE  ( System  Architecture  Evolution ).
Didalamnya  terdapat  tiga  komponen  penting  yaitu UE  ( User  Equipment ),  E-UTRAN  ( Evolved  UMTS Terrestial  Radio  Access  Network),  dan  EPC (Evolved Packet Core ).

## Gambar 1 Arsitektur 4G LTE
Berikut  penjelasan  mengenai  fungsi  dari  masing- masing perangkat yang ada pada arsitektur LTE:
1. User Equipment (UE)
User  equipment adalah  perangkat  dalam  LTE yang  terletak  paling  ujung  dan  berdekatan  dengan user.  Peruntukan  UE  pada  LTE  tidak  berbeda dengan UE pada UMTS atau teknologi sebelumnya.
2. E-UTRAN
Evolved  UMTS  Terresterial  Radio  Access Network atau  E-UTRAN  adalah  sistem  arsitektur LTE  yang  memiliki  fungsi  menangani  sisi  radio akses  dari  UE  ke  jaringan  core.  Berbeda  dari teknologi  sebelumnya  yang  memisahkan  NodeB dan  RNC  menjadi  elemen  tersendiri,  pada  sistem LTE  E-UTRAN  hanya  terdapat  satu  komponen yakni Evolved  Node  B ( eNodeB )  yang  telah menggabungkan fungsi keduanya.
3. Evolved Packet Core (EPC)
EPC  adalah  sebuah  sistem  yang  baru  dalam evolusi  arsitektur  komunikasi  seluler,  sebuah sistem dimana pada bagian core network menggunakan all -IP. EPC
menyediakanfungsionalitas core  mobile yang  pada generasi sebelumnya (2G, 3G) memliki dua bagian yang terpisah yaitu Circuit switch (CS) untuk voice dan Packet Switch (PS) untuk data.
B. Tilting Antena
[12] Tilting antena  adalah  suatu  pengaturan kemiringan antena yang berfungsi untuk menetapkan  area  yang  akan    menerima  cakupan sinyal.
Menurut  jenisnya tilting dibagi  menjadi  2 jenis,yaitu :
1. Tilting mekanik Tilting mekanik adalah mengubah kemiringan antena  dengan  cara  mengubahnya  dari  sisi  fisik antena  secara  vertikal  (ke  atas  atau  ke  bawah). Rigger memiliki alat ukur tiltmeter yang memperlihatkan derajat kemiringan antena . 2. Tilting elektrik Tilting elektrik  adalah  mengubah coverag e antena  dengan  cara  mengubah  fasa  antena, sehingga terjadi perubahan pada bandwidth antena. Mengubah fasa antena dapat dilakukan dengan cara mengubah setting  tilt pada  antena,  yaitu  1,2,3  dan seterusnya. Pengaturan tilt elektrik biasanya berada di bagian bawah antena.

## C. Konndisi Alam atau Tipe Daerah
[13]  Bentuk  muka  bumi  mempengaruhi  propagasi gelombang radio. Daerah yang memiliki perbukitan berbeda  dengan  daerah  yang  berada  di  daerah gedung  gedung  tinggi.  Berdasarkan  keberadaan penghalang  dan  tingkat  kepadatan  ( obstacle) suatu halangan yang dapat menggangu proses pentransmisian yang berlangsung:
1.  Daerah  Rural,  kategori  jenis  wilayah  yang memiliki  jumlah  bangunan  sedikit  dan  jarang  atau dapat berupa alam terbuka.
Contoh : Pedesaan.
2. Daerah Suburban, kategori daerah yang memiliki jumlah bangunan yang mulai padat dan tinggi rata- rata bangunan antara 12–20 m dan lebar 18–30 m. Contoh : Pinggiran kota, kota kota kecil.
3.  Daerah  Urban,  kategori  daerah  wilayah  yang dipadati  penduduk  dengan  bangunan-bangunan besar dan memiliki gedung-gedung yang rapat serta tinggi dengan jumlah banyak.
Contoh  :  Daerah  pusat  kota  baik  metropolis maupun kota menengah.
D. Reference Signal Received Power (RSRP)
[2] RSRP adalah kuat sinyal penerimaan yang menyatakan  besarnya  daya  pada  satu  kode  yang diterima oleh UE (user) dalam satuan dBm.
Tabel 1 Rentang Nilai RSRP Rentang Nilai (dBm) Golongan -70 to -90 Bagus -91 to -109 Buruk -110 to -130 Sangat Buruk
P RX = P TX – L P + G TX + G RX
(1) Dimana : P RX = Daya terima UE (dBm) P TX = Daya pancar antena base station (dBm) L P =  Rugi-rugi  lintasan  propagasi  yang  digunakan
(dB)
G TX =Gain antena pemancar (dBi) G RX = Gain antena penerima (dBi)
E. Coverage Area (Area Jangkauan)
[2] Coverage  Area merupakan  hasil  sejauh mana kualitas dari suatu jaringan di suatu wilayah. Area jangkauan dinilai sangat penting karena dapat diketahui  berapa  jumlah  user  dan  wilayah  mana yang  telah  terjangkau  dan  yang  belum  terjangkau dari suatu jaringan.
Tabel 2 Persentase Coverage Area Parameter Standar Minimal User Connected >=15 % dari luas daerah
Perhitungan Persentase (%) Coverage Area

## F. Okumura Hata
[11]  Okumura  Hata  adalah  model  empiris yang didasarkan pada analisis statistik denganmemperhitungkan akumulai total dari parameter  seperti base  station ,  dan  ketinggian stasiun user equipment . 1. Daerah Urban Lp urban = C 1 + C 2 log f – 13,82 log h b – a( h m ) + (44,9 – 6,55 log h b ) log d (3) Dimana:
C 1 =  69,55  untuk  jangkauan  frekuensi  400  ≤ f  ≤ 1500 (MHz) =  46,30  untuk  jangkauan  frekuensi  1500≤ f ≤ 2000 (MHz) C 2 =26,16  untuk    jangkauan    frekuensi    400≤ f  ≤ 150(MHz) =  33,90  untuk  jangkauan  frekuensi    1500≤ f≤ 2000 (MHz) Lp =Redamantotalpropagasisinyal pada daerah urban(dB) f =Frekuensioperasi(450–1000MHz) h b = Tinggi antena base station (30 – 100 meter) h m = Nilai tilting antenna d= Jarak antena penerima dan antena pemancar(Km) a ( h m ) = faktor koreksi tinggi antena UE dinyatakan sebagai berikut:
untuk wilayah kota besar: a ( h m ) = 3,2(log 11,75 h m ) 2 – 4,97
(4)
untuk wilayah kota kecil : a ( h m )  =  [1,1(log( f )  –  0,7] h m – [1,56(log( f )  –    0,8] (5) 2. Daerah Sub Urban Lp suburban = Lp urban – 2(log( f / 28) 2 – 5,4 (6)

## II. METODOLOGI

## A. Rancangan Penelitian
Mulai
1. Jumlah base station
2. Longitude & latitude
3. Tinggi base station 4. Azimuth antena
5. Tilting antena 6. Frekuensi 1800 MHz 7. Metode Okumra Hata Perhitungan metode Okumura Hata dan Simulasi software Atoll Selesai Merubah nilai tilting mekanik (minimal, maksimal, & optimal)  : 1.Nilai RSRP (dBm) 2. Nilai coverage area (%)
Perbandingan hasil perhitungan dan simulasi (RSRP dan coverage area) Analisis RSRP dan Coverage Area Kesimpulan Nilai tilting mekanik asli : 1.Nilai RSRP (dBm) 2. Nilai coverage area (%) Hasil sesuai ? Ya Tidak
Data base  station di- input ke software Atoll sesuai  dengan  paramater-parameter  yang  ada seperti  jumlah base  station , longitude & latitude base  station,azimuth  antenna ,  tinggi base  station , dan tilting  antenna .  Pengujian  dilakukan  dengan simulasi  dengan software Atoll.  Maka,  didapatkan hasil signal level (RSRP) dan nilai coverage area. Kemudian, salah satu parameter yaitu mengubah  nilai tilting  antenna . Tilting  antenna terdiri  dari electrical dan mechanical .  Nilai tilting antenna yang  dirubah    adalah mechanical, karena nilai mechanical adalah nilai fisik dan lebih efisien. Sedangkan,  nilai electrical berhubungan  dengan antena  yang  digunakan.  Setelah  nilai tilting antenna dirubah,  disimulasikan  kembali  untuk mengetahui perbedaan signal level (RSRP) dan nilai coverage area .
Selain  menggunakan  simulasi software Atoll, perhitungan  model  Okumura  Hata  dilakukan sebagai  pembanding.  Hasil  dari  perhitungan  dan simulasi software Atoll  kemudian  dianalisa  dan dibamdimgkan.  Hasil  tersebut  dapat  diketahui apabila  terdapat  perbedaan  yang  signifikan  atau tidak  ketika  sebelum  dan  sesudah  mengubah  nilai tilting antenna serta, menghitung jumlah kebutuhan base station .

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Deskripsi/Paparan
Data  penelitian  diambil  di  daerah  Kecamatan Trenggalek yang memiliki luas wilayah 61,16 km 2 . Jadi penelitian ini menggunakan 3 skenario, yaitu : 1. Skenario 1, nilai parameter tilting antenna (mekanik) sesuai data asli (awal)
2.   Skenario  2,  merubah  nilaiparameter tilting antenna (mekanik)  menjadi  3  (kondisi minimal)
3.   Skenario  3,  merubah  nilaiparameter tilting antenna (mekanik)  menjadi  0  (kondisi maksimal)
4.   Skenario  4,  mengatur  nilaiparameter tilting antenna (mekanik) pada kondisi optimal

## B. Pembahasan
1.   RSRP (dBm) dan Coverage Area Tabel 3 Perbandingan Hasil Perhitungan Kondisi Rata-rata RSRP (dBm) Coverage area (%) 200 m 500 m 1000 m Asli -122,90 -136,79 -147,30 5,29 Min -123,80 -137,69 -148,20 5,22 Maks -88,69 -94,84 -108,22 5,37
Gambar 3 Grafik Perhitungan RSRP (dBm) Tabel 4 Perbandingan Hasil Simulasi Kondisi Rata-rata RSRP (dBm) Coverage area (%) 200 m 500 m 1000 m Asli -108,22 -121,81 -132,69 11,18 Min -108,44 -122,28 -132,81 11,17 Maks -107,19 -121,57 -131,85 11,22
Gambar 4 Grafik Simulasi RSRP (dBm)
Berdasarkan  hasil  perhitungan  dan  simulasi, nilai  RSRP  (dBm)  mengalami  perubahan  ketika nilai tilting  antenna dirubah.  Hasil  RSRP  (dBm) juga  dipengaruhi  pleh  semakin  dekat  jarak  UE dengan base station , maka nilai RSRP (dBm) yang didapatkan  menjadi  lebih  bagus.  Sedangkan,  nilai coverage  area pada  perhitungan  dan  simulasi mengalami  sedikit  penurunan  setelah  nilai tilting antenna dirubah. Hasil coverage area berhubungan dengan  semakin  besar  nilai tilting  antenna ,  maka nilai coverage area semakin kecil atau pendek.
2. RSRP (dBm) dan Coverage Area Optimal
Gambar 5 Perbandingan Coverage Area Asli dan Optimal Jumlah kebutuhan base station pada wilayah Kecamatan  Trenggalek  berjumlah  19 base  station. Saat ini telah ada 13 base station atau sekitar 68 % di  Kecamatan  Trenggalek.Oleh  karena  itu  untuk lebih  meningkatkan  kualitas  layanan  diperlukan  6 base station tambahan.
Gambar 6 Grafik RSRP (dBm) Optimal
Gambar 7 Grafik Coverage Area Optimal
200 m 500 m 1000 m Asli -122.9 -136.79 -147.3 Minimal -123.8 -137.69 -148.2 Maksimal -88.69 -94.84 -108.22 -200 -150 -100 -50 0 R SR P (d B m ) Perhitungan RSRP (dBm) 200 m
500 m 1000 m Asli -108.22 -121.81 -132.69 Minimal -108.44 -122.28 -132.81 Maksimal -107.19 -121.57 -131.85 -150 -100 -50 0 R SR P (d B m ) Simulasi RSRP (dBm) 200 m
500 m 1000 m Perhitungan -80.13 -94.03 -104.56 Simulasi -98.09 -112.79 -123.31 -150 -100 -50 0 R SR P (d B m )

## RSRP Kondisi Optimal
Gambar 8 Grafik Simulasi Coverage Area Optimal
Pada  perhitungan  persentase  nilai coverage area didapatkan  nilai  20,32  %  atau  sekitar  12,43 km 2 dari  61,16  km 2 .  Sedangkan,  pada  simulasi persentase  nilai coverage  area didapatkan  nilai 15,01 % atau sekitar 9,18 km 2 dari 61,16 km 2 .

## IV. KESIMPULAN

## A.   Kesimpulan
Berdasarkan hasil dan pembahasan yang telah dilakukan,  maka  dapat  disimpulkan  beberapa  hal sebagai berikut :
1. Nilai  rata-rata  RSRP  (dBm) base  station existing pada perhitungan dengan jarak 200 m sebesar  -122,90  dBm,  jarak  500  m  sebesar  - 136,79 dBm, dan jarak 1000 m  -147,30 dBm. Sedangkan, pada simulasi dengan jarak 200 m sebesar  -108,22  dBm,  jarak  500  m  sebesar- 121,81  dBm,  dan  jarak  1000  m  sebesar  - 132,69 dBm. Nilai coverage areabase station existing pada  perhitungan  sebesar  5,29  %, sedangkan pada simulasi sebesar 11,18 %
2.   Ketika  merubah  nilai tilting  antenna menjadi 0  (kondisi  maksimal),  nilai  rata-rata  RSRP (dBm)  mengalami  peningkatan  (cukup  baik) dan  nilai coverage  area juga  bertambah. Sedangkan,  ketika  merubah  nilai tilting antenna menjadi  3  (kondisi  minimal),  nilai rata-rata  RSRP  (dBm)  mengalami  penurunan (buruk)  dan  nilai coverage  area juga berkurang
3. Nilai  rata-rata  RSRP  (dBm)  pada  kondisi optimal  untuk  perhitungan    pada jarak  200  m sebesar -80,13 dBm, pada jarak 500 m sebesar -94,03 dBm serta pada jarak 1000 m sebesar - 104,56  dBm. Sedangkan,  simulasi pada jarak 200 m sebesar -98,09 dBm, pada jarak 500 m sebesar -112,79 dBm serta pada jarak 1000 m sebesar  -123,31    dBm.  Nilai coverage  area untuk perhitungan sebesar 20,32 %, sedangkan pada simulasi sebesar 15,01 %
4. Jumlah  kebutuhan base  station saat  ini  di Kecamatan  Trenggalek  yang  telah  terpenuhi sebesar 68 % atau 13 dari 19 base station

## B.   Saran
Untuk  pengembangan  lebih  lanjut,  maka penulis  memberikan  beberapa  saran  sebagai berikut :
1.   Penelitian selanjutnya dapat dilakukan melihat faktor  cuaca  dan  adanya  bangunan-bangunan disekitar area base station
2. Metode  tilting  antenna  dapat  dikembangkan pada area lokasi yang berbeda
3. Penelitian  selanjutnya  dapat  menggunakan model  propagasi  yang  lain  misalnya,  COST- 231 Hata dan Walfisch-Ikegami

## V. REFERENSI
[1] Aprilia,  Galuh  (2017).  Perencanaan  Jumlah Enodeb Untuk  Jaringan  Lte( Long  Term Evolution )  Di  Kecamatan  SamarindaUlu Menggunakan Atoll Versi  3.3.2,  Politeknik Negeri Balikpapan
[2] Dirga, Resita (2017). Perbandingan Coverage  Area  COST-231  Hata  Dengan Standart  Propagation  Model  Long  Term Evolution (LTE) Di Kota Malang, Politeknik Negeri Malang
[3] Fajrina,  A.  &    Imansyah,  F.  &  Suryadi,  D.
(2016).  Pengaruh  Pengaturan Physical Tunning Antenna Sectoral DalamMemaksimalkan  Layanan  Jaringan
4G, Universitas Tanjungpura
[4] Fauzi,  A.  (2014).  Perencanaan  Kebutuhan
Base  Transceiver  Station  (BTS)  Dan Optimasi  Penempatan  Menara  Bersama Telekomunikasi, Dinas Perhubungan,
Komunikasi  dan  Informatika,  Kabupaten Blitar, Indonesia
[5] Forsk  (2009)  :  Atoll  RF  Planning  & Optimisation Software, U.S : Forsk U.S Patent and Trademark Office. 1-18
[6] Gunadi  Palilu,  A.  &  Pratomo,  I.  (2014). Studi  Awal Perencanaan Jumlah Kebutuhan BTS  dalam  Penerapan  Menara  Bersama Telekomunikasi di Kota Palangka Raya, ITS Surabaya
[7] Makkatang,  A.  &  Nugroho,  R.  (2015). Analisa  Pengaruh  Perubahan  Tilt  Antena Sektoral  BTS  Secara    Dan Mechanical Site XL 3G Pakubuwono, Universitas Nasional [8] Marga  Limba,  R.  (2015),  Desain  dan Realisasi  Antena  BTS  GSM  Frekuensi 1710-1805 Omni-Directional Dengan Metode Discone Wire, Universitas Telkom
[9] Juan  Pradana,  B.  &  Setiaji  A.  (2017).
Perencanaan  Pembangunan  Jaringan  4G LTEDi  Bandung  Pada  Frekuensi  2100 MHzMenggunakan
Software Atoll,
Akademi Telkom Sandhy Putra Jakarta
[10]   Rajput,  Maneesh,  Design  &  Analysis  of Hexagonal Patch Antenna at 1,8 GHz for L-
Band, Department of Electronics &
Communication, C.S.E, 2014, India
[11] Tristiyanto,  Wawan,  Analisis  Perbandingan
Pemodelan  Propagasi  Nilai  Level  Daya Terima  Pada  Sistem  Dcs  1800  Di  Kota Pontianak, 2017, Universitas Tanjungpura
[12] Ulfah,  M.  (2018).  Peningkatan  Area Jangkuan  Jaringan  4G  LTE  (Studi  Kasus Kecamatan  Samarinda  Ulu),  Politeknik Negeri Balikpapan
[13] Ulfah,  M.  (2016).  Perhitungan  Pathloss TeknologiLong  Term  Evolution  (LTE) Berdasarkan  ParameterJarak  E  Node-B Terhadap  Mobile  Station  Di  Balikpapan, Politeknik Negeri Balikpapan
[14] Wardhana.  Lingga,  Dewantoro.  Anton,
Harto Isybel, Mahardika. Dika, Hikmaturohman, Alfin, 2014, 4G Handbook Edisi Bahasa Indonesia, Jakarta: www.nulisbuku.com
[15] Yusuf,  R.  R.  &    Usman,  U.K.,  &  Rohmah, Y. S. (2018). Analisa Perencanaan Perluasan Coverage  Area LTE  Di  Kabupaten  Garut, Universitas Telkom