## Pengaruh Jarak Terhadap Besar Kecepatan Akses Arah Downlink untuk Sistem Komunikasi 1800Hz
Fadil Adam Surya Basril, Melania Suweni Muntini Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : melania.suweni@gmail.com
Abstrak —Telah  dilakukan  penelitian  tugas  akhir mengenai  pengaruh  jarak  terhadap  besar  kecepatan  akses arah  downlink  untuk  sistem  komunikasi  1800Hz.  Lokasi penelitian  ini  pada  daerah  Wiyung,  Surabaya  Selatan, provinsi  Jawa  Timur.  Penelitian  ini  menggunakan  metode drive  test, dan  model  Okumura  Hata  untuk  menghitung besar Path  Loss, hasil  dalam  penelitian  ini  di  bandingkan dengan pengaruh sifat sinyal terhadap propagasi gelombang  pada  saat  sinyal  ditransmisikan.  Dalam penelitian  ini  dapat  disimpulkan  bahwa  SINR  berbanding lurus terhadap kecepatan akses data, maka ketika semakin besar nilai SINR,  kecepatan akses data  juga  akan semakin cepat.  Pengaruh  jarak  antara  antena  pengirim  dan penerima  terhadap  besar  SINR  berbanding  terbalik, sedangkan path  loss akan  semakin  besar  apabila  jarak antara antena semakin jauh.
Kata  Kunci — Downlink LTE,  kecepatan  akses, path  loss , propagasi gelombang, SINR.

## I. PENDAHULUAN
aat  ini  telekomunikasi  menjadi  bagian  yang  tidak terpisahkan  dalam  kehidupan  sehari-hari  umat manusia,  terutama  pada  telekomunikasi  nirkabel.  Jutaan perangkat  telekomunikasi  di  dunia  terhubung  dengan internet  dan  melakukan  transfer  data  dengan  perangkat lain  yang  berada  ditempat  lain.  Keinginan  konsumen untuk  mendapatkan  pelayanan  komunikasi  yang  lebih cepat, serta efisien untuk menunjang kegiatan telekomunikasi  sehari  hari,  muncul  berbagai  inovasi teknologi  seluler  di  dunia  ini,  salah  satunya  adalah teknologi Long Term Evolution (LTE). Long  Term  Evolution (LTE)  merupakan  salah  satu generasi  teknologi  telekomunikasi  selular  yang  terbaru saat ini. Teknologi telekomunikasi LTE dapat memberikan  kecepatan uplink hingga  50  megabit  per detik (Mbps) dan kecepatan downlink hingga 100 Mbps. Sehingga  LTE  mampu  membawa  banyak  manfaat  bagi jaringan selular, dengan menunjang kegiatan telekomunikasi  sehari  hari.  Dalam  teknologi  LTE terdapat  istilah throughput ,  yang  dapat  diartikan kemampuan sebenarnya suatu jaringan dalam melakukan pengiriman  data,  atau  disebut  kecepatan  akses. Throughput dapat  dikaitkan  dengan bandwidth ,  karena throughput dapat  disebut  juga  sebagai bandwidth dalam kondisi  yang  sebenarnya.  Dimana bandwidth lebih bersifat  nyata  sedangkan throughput bersifat  dinamis tergantung  trafik,  atau noise yang  sedang  terjadi  saat pengiriman data.
Teknologi  jaringan  LTE  menggunakan  dua  sistem yaitu, Orthogonal  Frequency  Division  Multiple  Access
(OFDMA) pada  arah downlink dan Single  Carrier Frequency  Division  Multiple  Access untuk  arah uplink (SCFDMA).  Keuntungan  dari  penggunaan  OFDMA adalah  terletak  pada  frekuensi  selektif  dan  interferensi antar  spektral  dengan  efisiensi  yang  cukup  tinggi, sedangkan  kelemahannya  adalah  memiliki  puncak  yang tinggi pada rasio daya rata-rata. [1]
Dalam arah downlink pada jaringan LTE menggunakan sistem  OFDMA  yang  mana  sistem  ini  lebih  efisien dibandingkan  sistem  SCFDMA  yang  digunakan  untuk arah uplink .    Dalam  sistem  LTE  dikenal  beberapa parameter  yang  berpengaruh  terhadap  kecepatan  akses, seperti  frekuensi,  modulasi bandwith , cyclic  prefix,  air interface, dan  rasio  koding  yang  mana  sangat  penting dalam  penghitungan  besar  kecepatan  akses . Pengukuran dari  kualitas channel dapat  di  representasikan  sebagai SINR  ( Signal  to  Interface  plus  Noise  Ratio) yang digunakan  untuk  penyusuaian link budget dengan penjadwalan paket dalam LTE. Dalam sistem komunikasi  nirkabel  dengan  menggunakan  medium udara  sebagai  media  transmisinya  akan  mengalami perubahan  daya  dari  gelombang  yang  merambat. Perbandingan  antara  daya  gelombang  yang  dikirim  oleh antena  dengan  daya  gelombang  yang  diterima  oleh penerima  dapat  disebut  sebagai path  loss .  Perhitungan path  loss sangat  bergantung  dengan  kondisi  media transmisi  dari  gelombang  yang  dikirimkan,  dan  jarak antara antena pengirim dengan penerima.
Noise dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa macam, yaitu thermal noise , induced noise , crosstalk , dan impulse noise . 1. Thermal  noise secara  alami  terjadi  akibat  adanya gesekan  elektron  dalam  media  yang  berasal  dari perangkat-perangkat  lain  di  sekitar  jalur  komunikasi, misalnya  adanya  medan  listrik  di  sekitar  media komunikasi.
2. Impulse noise merupakan derau dengan energi sangat tinggi tetapi berlangsung dalam waktu cukup singkat. Misalnya,  energi  yang  berasal  dari  petir  yang menjalar melalui media komunikasi dapat digolongkan sebagai impulse noise.
3. Crosstalk terjadi akibat saling pengaruh antara media pengirim  dan  penerima.  Tidak  jarang  saat  anda berbicara  melalui  pesawat  telepon,  pada  saat bersamaan anda mendengar pembicaraan orang lain.
Perbandingan  antara  daya  sinyal  asli  dan  daya  dari noise disebut  dengan Signal-to-Noise  Ratio (SNR). Apabila  nilai  daya  rata-rata  dari noise cukup  besar dibandingkan  dengan  daya  rata-rata  dari  sinyal,  maka
S
SNR  akan  bernilai  kecil.  Nilai  SNR  dapat  di  naikkan dengan cara memperbesar daya rata-rata dari sinyal [3] .

## II. METODE

## Alat dan Bahan
Alat  dan  bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah  Laptop  dengan  sistem  operasi Windows  7 , Drive test  sofware (Gnex Probe ),  Kartu  SIM  LTE,  Modem LTE,  kabel  USB,  DC power  supply ,  Microsoft  Excel, Gnet Probe, dan Google Earth.

## Proses Pengambilan Data
Data pada penelitian ini adalah data dari hasil uji drive test yang  dilakukan  pada  2  buah  antena  1800Hz  yang berada  pada  daerah  Wiyung,  Surabaya.  Berikut  gambar lokasi Set antenna A dan Set antenna B:
Gambar 1. Lokasi set antena A (biru) dan set antena B (merah)
Setelah  menentukan  antena  yang  akan  diuji  dan lokasinya, kemudian menentukan parameter range SINR yang akan diuji, seperti ditampilkan pada tabel berikut:
Tabel 1. Parameter SINR
Range SINR (dB) Kualitas 0-10 Buruk 10-20 Normal 20-30 Baik
Langkah  berikutnya  adalah  menetapkan  lokasi  di sekitar  antena  yang  memiliki range SINR  yang  sesuai dengan  tabel  3.1,  dengan  menggunakan software Gnet Probe pada  perangkat  UE  yang  memiliki  sistem  operasi Android.  Setelah  penentapan  lokasi range SINR,  dan dilakukan  pengambilan  data drive  test ,  dengan menggunakan software Gnex Probe pada  laptop  yang sudah terhubung dengan modem LTE. Pengambilan data dilakukan  dengan  cara  melakukan  kegiatan download file ,  karena  dari  penelitian  ini  akan  mengamati  dalam arah download .  Setelah  kegiatan download file, kemudian  didapatkan  data  yang  dari  hasil drive  test berupa data Key Perfomance Indicator.

## Proses Pengolahan Data
Setelah  pengambilan  data  selesai,  dan  data drive  test sudah didapatkan, kemudian dilakukan proses pengolahan  data.  Yaitu  berupa  pemindahan  data  dari software Gnex probe ke software pengolahan  data. Selanjutnya  dilakukan  pengolahan  data  dengan  memilih parameter yang akan dianalisa dalam penelitian ini, yang dapat ditampilkan pada tabel dibawah berikut:
Tabel 2. Parameter Uji Beserta Contoh Data yang Diolah Parameter Contoh Data Longitude 112.6897717 Latitude -7.31062667 Date ; Time 2016-05-13 ; 02:36:20.500 SINR (dB) 26.2 Kecepatan Akses (Mbps) 67.28457
Dari  data  yang  telah  didapatkan,  kemudian  dibentuk kedalam  bentuk  grafik.  Dimana  sumbu  X  untuk  besar kecepatan akses, sedangkan sumbu Y adalah besar SINR. Setelah didapatkan data besar SINR, dan besar kecepatan akses  pada  kondisi  lapangan,  kemudian  dilakukan perhitungan  secara  teori.  Untuk  menghitung  besar kecepatan  akses  secara  teori  dapat  dilakukan  dengan menggunakan  pendekatan  formulasi  Shannon,  dimana Bw adalah bandwidth per user.
C  Bw log 2 (1+SINR) (1)
Berikut  adalah  contoh  perhitungan  untuk range SINR 20-30 dengan bandwith 10 Mhz dan pada set B C  Bw log 2 (1+SINR) C = 10 log 2 (1+30) C = 10 x  4.954 C = 49.54 Mbps
Berikutnya  analisa  pengaruh  jarak  terhadap  besarnya path  loss ,  pada  penelitian  ini  dengan  perhitungan  besar path  loss menggunakan  model  Okumura  Hata,  seperti yang  di  jelaskan  pada  bab  II.  Dari  hasil  perhitungan kemudian  dibuat  kedalam  grafik,  tujuannya  adalah  agar mudah  untuk  analisa  pengaruh  jarak  terhadap path  loss , dimana  pada  grafik  sumbu  X  adalah  untuk  jarak,  dan sumbu Y adalah untuk besar path loss . Perhitungan path  loss dengan  model  Okumura  Hata dalam  area suburban dan  pada  frekuensi  jaringan 1800Mhz dapat ditulis sebagai berikut:
PL = F + B log 10 (d)  + G (2) dimana F dan B adalah:
F = 46.3 + 33.9 log 10 (f) – 13.82 log 10 (h B ) – a (h M )     (3) B = 44.9 – 6.55 log 10 (h B ) (4)
Faktor a (h M ) adalah faktor yang bergantung lingkungan, untuk daerah pinggir kota ( sub-urban ) dapat menggunakan persamaan:
a (h M ) = (1.1 log 10 (f) – 0.7) h M – (1.56 log 10 (f) – 0.8)   (5)
Pada  daerah sub-urban nilai  G  adalah  nol,  dan  3dB untuk daerah pertengahan kota [2] .

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari  penelitian  yang  telah  dilakukan  ini,  dapat membantu  menganalisa  pengaruh  jarak  terhadap  besar kecepatan akses yang didapatkan. Dimana dari pengaruh jarak,  dapat  mengakibatkan  perubahan  SINR,  dan pathloss. Perubahan  dari  kedua  parameter  tersebut  akan mempengaruhi  dari  besarnya  kecepatan  akses  yang didapatkan.
Gambar 2. Grafik perbandingan SINR terhadap besar kecepatan
Selisih antara besar SINR pada antena set A, dan set B disebabkan  kondisi  lingkungan  yang  berbeda  di  daerah set  A  dan set  B  yang  berbeda.  Kondisi  lingkungan  akan mempengaruhi  dari  SINR  yang  terbentuk.  Beberapa kondisi  lingkungan  seperti  peristiwa  pembelokan,  dan penyerapan  daya  yang  bergantung  dengan  koefesien refleksi  dan  koefesien  dari  transmisi  dari  penghalang yang  mempengaruhi  transmisi  gelombang  dari  antena menuju  penerima.  Setiap  bahan  penyusun  dari  medium yang  dilalui  gelombang  memiliki  sucepbilitas  yang berbeda-beda, sehingga pembelokan, penyerapan gelombang memiliki karakter masing-masing. Kemudian pengaruh  dari  adanya  jaringan  kabel  listrik,  dan  lampu jalan,  yang  mengakibatkan  adanya  gangguan  secara gelombang elektromagnetik yang mengakibatkan pelembahan  gelombang  yang  ditransmisikan  menuju penerima.
Lokasi dari setiap range SINR berbeda jumlahnya, hal ini  di  karenakan  adanya  fluktuasi  yang  signifikan  dari data  SINR  yang  terbaca  pada software Gnex probe , akibat  fluktuasi  SINR  yang  terus  menerus  maka  akan mengakibatkan  data  kecepatan  akses  yang  didapatkan tidak  akurat.  Ketidak  akuratan  kecepatan  akses  diatasi dengan  melakukan  penambahan  lokasi  uji  untuk pengambilan  data.  Fluktuasi  SINR  yang  cukup  besar pada set B di sebabkan beberapa hal, pertama jarak dari lokasi  uji  ke  antena  set  B  lebih  jauh,  dibandingkan dengan  jarak  pada  set  A.  Penambahan  jarak  antara penerima dan pengirim, akan mengakibatkan gelombang yang  dikirim  dari  antena  ke  penerima  selama  transmisi data  mengalami  banyak  gangguan.  Gangguan  selama transmisi  gelombang  ini  bersifat  acak,  sehingga  data SINR  yang  diterima  pada  penerima  bersifat  sangat fluktuatif.
Interferensi  juga  terjadi  pada  lokasi  disekitar  set  antena. Pada sekitar set antena B terdapat dua buah tower antena lainnya.  Hal  ini  berbeda  dengan  pada  set  A  yang  hanya berdiri  sendiri  atau  tidak  memiliki  tower  tetangga. Peristiwa  interferensi  adalah  peristiwa  bertemunya  dua muka  gelombang  atau  lebih  yang  merambat  pada  satu jalur, yang bisa mengakibatkan gelombang destruktif.
Gambar 3. Perbandingan SINR terhadap jarak antena pada set antena A (a), dan set B (bawah)
Kemudian  pada  gambar  3,  dapat  dilihat  secara keseluruhan  bahwa  semakin  jauh  jarak  antara  antena dengan  lokasi  uji,  akan  mengakibatkan  SINR  akan semakin  kecil  nilainya,  dan  sebaliknya  apabila  jarak antara antena dengan lokasi uji semakin dekat maka akan berakibat SINR akan semakin besar. Namun pada grafik diatas dapat dilihat bahwa pada jarak 0,35 Km, memiliki SINR  yang  lebih  besar  dari  pada  jarak  0,26  Km,  hal  ini bisa disebabkan dari kondisi lingkungan pada jarak 0,35 Km sangat baik untuk transmisi data, sehingga memiliki rasio noise nya  yang  lebih  kecil  dari  pada  rasio noise pada jarak yang lain. Kondisi lingkungan yang baik bisa berupa,  suhu  yang  lebih  rendah,  dan  sedikit  adanya penghalang yang dapat menyebabkan sinyal yang dikirim tidak terabsorsi.
Jarak pada set A (a), dan set B (b )
Pada  analisa path  loss dengan  kecepatan  akses  dalam penelitian  ini  menggunakan  rata-rata  kecepatan  akses setiap  variasi  jarak  yang  digunakan. Path  loss akan semakin  besar  apabila jarak  antara  antena  dengan  lokasi uji  bertambah.  Dimana  pengaruh  jarak  yang  semakin jauh  antara  antena  pengirim  dengan  lokasi  uji  akan menyebabkan  banyak  pengaruh  penghalang  untuk gelombang yang dikirimkan. Dengan banyaknya penghalang,  ada  yang  bersifat  meredam  gelombang, seperti  saat  gelombang  menumbuk  materi  bersifat konduktor  baik.  Penyerapan  atau  peredaman  gelombang ini  akan  melemahkan  daya  gelombang  yang  dikirimkan dari antena.

## IV. KESIMPULAN
Pada  penelitian  ini  yang  berjudul  analisa  faktor pengaruh  terhadap  besar  kecepatan  akses  pada  arah downlink dalam sistem jaringan komunikasi  LTE, dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut: 1. SINR  berbanding  lurus  terhadap  kecepatan  akses data,  ketika  semakin  besar  nilai  SINR,  maka kecepatan  akses  data  akan  semakin  cepat.  Hal  ini disebabkan  adanya  pengaruh noise yang  mengurangi daya dari sinyal yang ditransmisikan.
2. Pengaruh  jarak  antara  antena  pengirim  dan  penerima terhadap  besar  SINR  berbanding  terbalik,  sedangkan path  loss akan  semakin  besar  nilainya  apabila  jarak antara antena pengirim dan penerima semakin jauh.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis Fadil Adam Surya Basril mengucapkan terima kasih  kepada  Perusahaan  XL  AXIATA  atas  bantuan dalam  penelitian  ini.  Dosen  pembimbing  dalam penelitian  ini,  Ibu  Melania  Suweni  Muntini  sehingga tulisan  ini  dapat  selesai,  serta  yang  telah  memberikan bantuan  berupa  tenaga  dan  bimbingan  sehingga  laporan ini dapat diselesaikan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Gessner.,  A.  Roessler.,  M.  Kottkamp,  2012,  UMTS Long  Term  Evolution  (LTE)  -  Technology Introduction, ROHDE&SCHWARS, German.
[2] ATM  Shafiul  Alam,  2008,  Introduction  to  Data Communications,  Faculty  of  Engineering,  Science and the Built Environment Department of Electrical, Computer and Communications Engineering London South Bank  University, London.
[3] Ranvier,  S.  2004,  Path  Loss  Model,  Physical  Layer Methods  in  Wireless  Communication  Systems. Helsinki University of Technology, Helsinki.