1

Desain Perencanaan Radio Link untuk Komunikasi Data Radar Satuan Radar 242 TWR dengan Kosek Hanudnas IV Biak

Firmansyah¹, Gatot Kusrahardjo² dan Achmad Affandi³ Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

(email : ¹firesy@elect-eng.its.ac.id, ²gatot-kus@ee.its.ac.id, ³affandi@ee.its.ac.id)

ABSTRAK

Sebuah Radio Link didesain untuk digunakan

sebagai Komunikasi Data Radar antara Satuan Radar

(Satrad) 242 dengan Komando Sektor Pertahanan

Udara Nasional (Kosek Hanudnas) IV Biak. Dengan

memanfaatkan frekuensi 2,4 GHz pada band ISM

(Industrial, Scientific dan Medical) dalam komunikasi

Line of Sight (LOS), desain link yang terpisah jarak

34 kilometer ini dibuat. Survei lokasi dilakukan dalam

membuat Path Profile dengan data terrain dan

diperlukan dua repeater untuk menghubungkan tiga

link dalam desain tersebut. Kalkulasi link budget

dilakukan untuk perhitungan EIRP dan RSL dan

diperoleh RSL sebesar -12.32 dBm, - 33.04 dBm dan

-52.72 dBm dan nilai ini diatas nilai Rx sensivity

antena sebesar -75 dBm (54 Mbps), sehingga radio

link dapat berkomunikasi dengan baik. Analisa juga

dilakukan untuk mengetahui ketinggian minimum

antena yang diperlukan dengan menghitung jari-jari

Fresnel zone, dan diperoleh tinggi antena 15-25-25-10

(meter) untuk tiap titik lokasi. Desain ini juga

dirancang untuk tercapainya suatu sistem dengan

High Availability sebagai backbone jaringan antara

satrad dengan Kosek IV.

Kata kunci : Radio Communication, Radio Link, Data Communication

1. Pendahuluan

Kebutuhan akan sarana komunikasi semakin

meningkat diiringi dengan berkembangnya teknologi

komunikasi wireless saat ini, yang juga dirasakan oleh

TNI Angkatan Udara dalam mendukung tugasnya di

bidang pertahanan udara. Seperti halnya Satuan Radar

242 Biak yang merupakan bagian dari Kosek Hanudnas

IV, kebutuhan akan sarana ini sangat diperlukan, dalam

aplikasinya berupa konfigurasi jaringan komunikasi

(jarkom) yang baik berupa voice, data, maupun video

yang digunakan komsat TNI sebagai sandaran utama

dengan gelar radio link, mendukung jaringan

komunikasi yang sudah ada berupa komunikasi radio

HF/SSB, radio VHF/UHF dan komunikasi SBM

(Stasiun Bumi Mini).

Dalam merencanakan desain radio link ini,

pencapaian kondisi LOS (Line of Sight) dan analisa link

budget menjadi permasalahan yang harus dipecahkan,

dengan metodologi penyelesaian berupa survei lokasi

dan menghitung kalkulasi link budget yang diperlukan.

Sehingga diharapkan, desain radio link ini dapat

dijadikan sebagai kontribusi dalam merealisasikannya

untuk komunikasi data termasuk data radar.

2. Konsep Radio Link dan Kalkulasi Link Budget.

Radio Link merupakan komunikasi wireless

dengan menggunakan gelombang elektromagnetik

(GEM) untuk mengirimkan sinyal dalam jarak jauh[1].

Gambar 1. Komponen Gelombang Elektromagnetik

GEM memiliki wilayah frekuensi yang sering di

sebut sebagai spektrum elektromagnetik².

Approximate frequency in Hz

Approximate wavelength in meters

Gambar 2. Spektrum Elektromagnetik.

Istilah lain yang sering didengar adalah

bandwidth[2], yaitu berupa lebar frekuensi dimana

semakin lebar bandwidth, semakin banyak data yang

dapat dilewatkan dalam satuan waktu.

Saat proses transmisi data terjadi melewati ruang

udara bebas, timbul redaman berupa free space loss

(FSL) yang mengakibatkan adanya penurunan daya

gelombang radio[3], yang dipengaruhi oleh besar

frekuensi dan jarak antara titik pengirim dan penerima.

FSL = 32,45 + 20 log f (MHz) + 20 log d (km) (1)

dimana f adalah frekuensi operasi (MHz) dan d

merupakan jarak antara pengirim dan penerima (km).

Dalam propagasi LOS, kita mengenal istilah

Fresnel zone, yang konsepnya cukup mudah dipahami

dengan mengetahui dari prinsip Huygens[2]. Pancaran

gelombang mikro akan melebar saat meninggalkan

antena, sehingga dapat dilihat adanya daerah lingkaran

seperti pada gambar berikut :

Gambar 3. Fresnel Zone

2

Berikut adalah rumus untuk menghitung Fresnel zone[2]

yang pertama:

r = 17.31 * sqrt((d1*d2)/(f*d)) (2)

dimana r adalah jari-jari dari zone (meter), d1 dan d2

adalah jarak dari penghalang, d adalah jarak total

sambungan (meter) dan f adalah frekuensi (MHz).

Dalam perencanaan Radio Link, perlu dihitung

dan dianalisa besarnya parameter-parameter dalam Link

Budget[4]. Parameter-parameter tersebut dipengaruhi

oleh kondisi lingkungan propagasi, rugi-rugi selama

propagasi, fading[5] (fluktuasi amplituda sinyal), dan

noise[5]. Disisi lain, sinyal transmisi yang mengganggu

dan tidak diinginkan berupa interferensi[5] juga

diperhitungkan.

Perhitungan Link budget sebenarnya untuk

memastikan bahwa level daya penerimaan lebih besar

atau sama dengan level daya threshold (RSL ≥ Rth)

agar sinyal cukup kuat untuk diterima receiver dengan

baik[1]. Perhitungan diawali dengan menghitung

besaran yang menyatakan kekuatan daya pancar antena

berupa EIRP (Effective Isotropic Radiated Power), yang

dapat dihitung dengan rumus[5] : EIRP = Ptx + Gtx – Ltx (3)

dimana Ptx adalah daya pancar (dBm), Gtx merupakan

gain antena pemancar (dBi) dan Ltx besarnya losses

pada pemancar (dB).

Perhitungan selanjutnya adalah mencari besarnya RSL

(Receive Signal Level) berupa level sinyal yang diterima

di penerima dengan rumus [5] :

RSL = EIRP – Lpropagasi + Grx – Lrx (4)

dimana Lpropagasi merupakan losses gelombang saat

berpropagasi (dB), Grx adalah gain antena penerima

(dBi) dan Lrx berupa losses saluran penerima (dB).

3. Desain Perencanaan Radio Link.

Langkah awal dilakukan survei lokasi lalu

menghitung Link budget serta menganalisanya. Survei

dilakukan untuk menentukan lokasi stasiun pemancar

dan penerima.

Terdapat 2 (dua) titik lokasi, yang pertama

adalah Kosek Hanudnas IV pada koordinat

01°09‟xx.xx” S dan 136°05‟xx.xx” E (tinggi 37 m ASL)

dan yang kedua adalah Satrad 242 pada koordinat

01°04‟xx.xx” S dan 136°23‟xx.xx” (20 m ASL).

Gambar 4. Lokasi Kosek IV – Satrad

Hasil menunjukkan terdapat obstacle berupa

dataran tinggi ± 100 meter dan perbukitan ± 180 meter,

mencegah tercapainya kondisi Line of Sight (LOS).

Oleh karenanya, dibutuhkan 2 repeater pada lokasi yang

memungkinkan, yaitu lokasi Sumberker (102 m ASL)

dan Marau (50 m ASL).

Gambar 5. Desain Link LOS Kosek IV-Satrad

Kondisi terrain bumi yang dilewati lintasan

penting untuk disajikan dalam menentukan Path profile.

Dengan bantuan software Path Loss v.4, data terrain

dimasukkan dari lokasi kosek IV sampai dengan lokasi

Sumberker, kemudian menuju lokasi Marau dan satrad

242. Data terrain tersebut disajikan dan dapat dilihat

pada tabel berikut

Tabel 1. Data Terrain antara Satrad dan Kosek IV.

01°09‟xx.xx” S

136°05‟xx.xx” E

01°04‟xx.xx” S

136°23‟xx.xx” E

01°09‟xx.xx” S

136°05‟xx.xx” E

01°04‟xx.xx” S

136°23‟xx.xx” E

Ket

ing

gia

n (

m)

Jarak (km) Kosek IV Satrad 242

3

Pada mulanya, desain link ini digunakan untuk

mengirimkan data radar dari dua lokasi yang berbeda.

Melihat sisi kegunaan bahwa komunikasi voice juga

diperlukan, maka desain link ini juga ditambahkan

sebuah IP phone dan tidak menutup kemungkinan akan

adanya aplikasi tambahan lain. Sebagai langkah

selanjutnya, keberadaan radio link ini dapat dijadikan

sebagai jaringan backbone[6] komunikasi antara satrad

dengan Kosek Dari mengingat dari data tabel yang

diberikan berupa bandwidth requirements[6] untuk

berbagai macam aplikasi dan keterkaitannya dengan

kapasitas kebutuhan akan bandwidth yang digunakan

radio link itu sendiri sudah mencukupi.

Dalam membentuk suatu backbone, keandalan

(reliability) sistem mutlak harus disediakan sehingga

diperoleh suatu sistem jaringan backbone yang High

availability[6]. High availability merupakan sebuah

tolok ukur yang mengindikasikan seberapa baik sistem

dapat berfungsi dalam berbagai kondisi pada periode

waktu tertentu dengan tujuan adalah menjaga sistem

selalu baik dari segala kemungkinan terjadinya failure

atau downtime dan selalu tersedia 24/7 (24 jam per hari,

7 hari seminggu). High availability dapat dikaitkan

dalam bentuk istilah RAS[6] (reliability, availability,

serviceability), mengacu pada toleransi fault, layanan

secara terus-menerus dan kemampuan untuk

memperbaiki komponen/perangkat yang rusak tanpa

membuat sistem tersebut dalam kondisi down atau

koneksi terputus. Terdapat beberapa hal yang perlu

diperhatikan dalam pencapaian system yang High

Availability, diantaranya adalah hal-hal yang dekat

kaitannya dengan pemilihan hardware yang akan

dibahas pada bagian selanjutnya. Berikut adalah

beberapa hal yang memiliki keterkaitan dengan

tercapainya system yang High Availability :

a. Redundant Components and Spare Part.

b. Uninterruptible power.

c. Generator Listrik.

d. Komputer Data Server.

Dari desain link yang terbentuk, dibutuhkan

peralatan/hardware untuk mendukung pembangunan

infrastruktur. Peralatan yang dipilih diantaranya antena

Yagi 16 dBi dan Grid 24 dBi, Radio Wireless, IP Phone

Panasonic KX-HGT100, Router IOP Plines8, Modem

AJ 2885 P, Hub/Switch LAN, PoE (Power over

Ethernet), converter RS232 ke RJ45, Kabel Koaksial

(LMR 400) dan Konektor (RP-SMA).

Senao EOC 5610 dengan power 600 mW,

mampu digunakan pada jarak sampai dengan 30 km.

Perangkat berupa IP Phone merupakan aplikasi

tambahan sebagai pemanfaatan komunikasi suara

dengan teknologi VoIP[7] yang dalam penggunaannya

ditambahkan sebuah VoIP Box. Untuk jenis IP Phone

dan VoIP Box yang digunakan, dipilih produk dari

Linksys yaitu IP Phone Linksys SPA 941 dan VoIP Box

Linksys SPA 9000.

(a) (b)

Gambar 6. (a) EOC-5610 (b) IP Phone Lynksys SPA 941

Gambar 7. VoIP Box Linksys SPA 9000

Antena yagi 16 dBi cukup untuk penggunaan

jarak 2-5km, sedangkan antena grid 24 dBi diperlukan

untuk jarak yang lebih jauh dengan penggunaan power

yang sama dari radio wireless EOC 5610.

(a) (b)

Gambar 8. (a) Antena Yagi 16 dBi dan (b) Grid 24 dBi

(a)

(b)

Gambar 9. IOP Plines8 (a) bagian depan (b) bagian belakang

Gambar 10. Modem AJ 2885 P.

Selanjutnya dibuat sistem diagram, dimana

terjadi pengiriman data radar melalui radio link. Data

radar yang diproses dikirim ke sistem CRC[8] dalam

jaringan yang memiliki komputer server ADP[8] (Air

Defence Processor) melalui router IOP Plines8 dan

modem AJ 2885P. Data inilah yang kemudian

ditransmisikan melalui radio link menuju sistem SOC[8]

(Sector Operational Centre) di Kosek IV.

Gambar 11. Sistem diagram CRC-radio link-SOC

4

Sistem radio link (dengan penambahan IP Phone)

dan perangkat pendukung lain (Hub, converter dan

PoE), dapat digambarkan secara sebagai berikut :

Gambar 12. Sistem diagram Radio Link

Dari sistem diagram diatas dapat disusun dalam

sistem radio link dari lokasi satrad menuju lokasi Kosek

IV melalui beberapa repeater yang telah dijelaskan pada

bagian sebelumnya dan dapat dilihat pada gambar

berikut :

Gambar 13. Radio Link Kosek IV-Satrad

4. Analisa Data Desain Radio Link.

Analisa desain link berupa perhitungan jari-jari

Fresnel zone (FZ) untuk mengetahui ketinggian

minimum antena dengan menggunakan rumus pada

persamaan (2), sehingga radio link mempunyai lintasan

yang baik dan dapat berkomunikasi dari titik yang satu

ke titik yang lain.

Tabel 4. Analisa Tinggi Antena

Hasil dari jari-jari FZ ditambahkan dengan

ketinggian obstacle dan tinggi antena minimum didapat.

Dengan bantuan software path loss, diperoleh Path

profile dengan FZ seperti pada gambar di bawah dengan

hasil analisa data tinggi antena pada tabel 4.

Gambar 14. Daerah Fresnel zone Kosek-Sumberker\

Gambar 15. Daerah Fresnel zone Sumberker-Marau

Gambar 16. Daerah Fresnel zone Marau-Satrad

Nama Link

Jari2

Fresnel

(m)

Tinggi

Obstacle

(m)

Jarak

Obstacle (m)

Tinggi Ant.

Minimum

(m)

Tinggi Antena

Desain

(m) d1 d2

Kosek-Sumberker 5,22 8,98 800 300 14.2 15-25

Sumberker-Marau 18,59 2,99 3400 14860 21.58 25-25

Marau-Satrad 242 15,98 3,99 2400 13780 19.97 25-10

5

Selanjutnya melakukan perhitungan link budget

berupa besarnya daya yang dikeluarkan oleh antena

(EIRP), RSL, Path Loss dan gain antena serta rugi-rugi

lainnya. Rencana penggunaan hardware adalah Antena

Yagi dan Grid TP-Link yang memiliki gain sebesar 16

dBi dan 24 dBi, dengan transmisi power yang dimiliki

Radio Senao EOC 5610 sebesar 600mW atau 27,8 dBm

dan untuk receiver sensitivity antena -75 dBm (asumsi

penggunaan data terbesar 54 Mbps).

a. Kosek IV dengan Sumberker. Dengan

menggunakan persamaan (1), lintasan sejauh

1.10 km memiliki free space loss (FSL) sebesar

100.88 dBm. Parameter lain dihitung dengan

persamaan (3) diperoleh EIRP sebesar 43.18

dBm, dengan asumsi Cable Loss (LMR 400) -

0,22 dB dan Connector Loss (RP-SMA) -0,4 dB.

Selanjutnya dengan persamaan (4) diperoleh

nilai RSL -42.32 dBm, lebih besar dari Rx

Sensitivity -75 dBm.

b. Sumberker dengan Marau. Hal yang

sama dihitung pada link ini, namun

menggunakan antenna Grid 24 dBi pada jarak

lintasan sepanjang 18.26 km. Hasilnya

diperoleh FSL sebesar 125.28 dBm, EIRP

sebesar 51,18 dBm dan RSL senilai - 50.72

dBm. Nilai RSL ini > Rx Sensitivity - 75 dBm.

c. Marau dengan Satrad 242. Lintasan

dipisahkan jarak sejauh 16.19 km, dan dengan

perhitungan yang sama diperoleh FSL sebesar

124.24 dBm. Parameter lain, didapat EIRP

sebesar 51,18 dBm dan RSL senilai -49.68 dBm

> Rx Sensitivity - 75 dBm.

Dengan demikian, semua link dapat

berkomunikasi dengan baik karena nilai RSL > Rx

Sensitivity. Hasil perhitungan link budget dapat

disimpulkan seperti terlihat pada tabel 5 berikut.

Tabel 5. Analisa hasil Link Budget.

No Nama Link Kosek-Sumberker Sumberker -Marau Marau-Satrad

1 Jarak (km) 1,1 18,26 16,19

2 FSL (dB) 100,88 125,28 124,24

3 Tx Power (dBm) 27,8 27,8 27,8

5 Gain Tx Ant (dBi) 16 (Yagi) 24 (Grid) 24 (Grid)

6 Losses (dB/m) 0,22 0,22 0,22

7 Conector Loss (dB) 0,4 0,4 0,4

8 EIRP (dBm) 43,18 51,18 51,18

9 Gain Rx Ant (dBi) 16 24 24

10 RSL(dBm) -42,32 -50,72 -49,68

11 RSL > Rx sensitivity yes yes yes

Mengacu pada referensi[8], untuk reliability

(MTBF) peralatan adalah 122.000 H (jam), sama halnya

dengan memiliki lifetime selama 5.083 hari (14 tahun)

dan didapatkan hasil seperti tabel 6.

Tabel 6. Pencapaian availability 99.99%

No Variabel Definisi/Formula Nilai

1 MTBF (jam) Mean Time Between

Failures 122000

2 MTTR (jam) Mean Time To

Repair 12.2

3 Availability (%) MTBF/(MTBF+MTTR) 99.99

4 Downtime/tahun (1-Availability) x1 year 52m 33s

Untuk mencapai Availability tersebut, desain

sistem harus memenuhi kriteria tersedianya

uninterruptible power supply. Selain itu, desain ini juga

menempatkan spare untuk radio wireless EOC-5610,

sehingga jika terjadi downtime atau status failure dapat

segera digantikan sementara yang satu dilakukan

perbaikan. Hasil desain yang diharapkan dapat

diperoleh tercapainya availability 99.99% adalah seperti

pada gambar 17 berikut :

Gambar 17 Sistem Diagram dengan uninterruptible power

6

5. Penutup.

Selanjutnya dapat diambil kesimpulan baik dari

segi teknis maupun segi manfaat. Dari segi teknis

adalah sebagai berikut :

a. Desain radio link sejauh 33,94 km

membutuhkan 2 (dua) repeater, menghindari

obstacle berupa tanjakan setinggi 100 m

(01°09‟35.40”S dan 136°06‟05.20”E) serta

perbukitan ± 180 meter (01°06‟00”S-01°07‟00”S

dan 136°14‟00”E-136°16‟00”E).

b. Hasil survei diperlukan 2 repeater pada

lokasi sumberker (01°09‟35.40” S dan

136°06‟05.20” E) dan Marau (01°09‟26.80” S

dan 136°15‟55.80” E).

c. Spesifikasi dari repeater adalah antena

yagi 16 dBi (Kosek-sumberker). Sedangkan

Sumberker-Marau-Satrad antena grid parabola

24 dBi, dengan output power 27,8 dBm.

d. Hasil perhitungan diperoleh nilai RSL

lebih besar dari Rx Sensitivity -75 dBm, sehingga

dapat berkomunikasi dengan baik.

e. Desain tinggi antena untuk Kosek adalah

15 meter (minimal : 14,2 m dan FZ 5,22 m),

Sumberker dan Marau adalah 25 meter (minimal

: 21,58 m dan FZ 18,59 m) dan di satrad cukup

10 meter (minimal: 19,97 m dan FZ 15,98 m).

Di sisi lain dari segi manfaat, dapat disimpulkan

bahwa :

a. Keberadaannya melengkapi komunikasi

voice yang sudah ada berupa radio komunikasi

HF/VHF/UHF yang terkendala oleh kondisi

siang dan malam, karena di dalamnya diberikan

aplikasi tambahan berupa IP phone.

b. Gelar radio link ini mampu mengirimkan

data radar dan memerlukan biaya infrastruktur

pengembangan yang lebih kecil dari pengadaan

sebuah stasiun bumi mini (SBM) yang menjadi

satu-satunya sarana komunikasi saat ini.

c. Radio link ini dijadikan backbone

network dengan ketersediaan yang tinggi

(availability 99.99%) untuk mengirimkan data

radar dan komunikasi melalui IP Phone.

Adapun masukan dan saran yang ingin

disampaikan adalah agar melalui radio link ini, nantinya

diberikan aplikasi tambahan berupa komunikasi data

video. Layanan aplikasi lain juga dapat ditambahkan

berupa layanan internet, komunikasi data fax, dan lain

sebagainya yang menunjukkan bahwa perencanaan

desain radio link ini sangat penting dan dibutuhkan.

Referensi

1. Theodore S. Rappaport, “Wireless Communications:

Principles and Practice”, 2nd edition, Prentice

Hall, 2002.

2. Hacker Friendly, “Jaringan Wireless di Dunia

Berkembang”, Edisi kedua ©2007, Desember 2007.

3. SAF Tehnika, “An Introduction to Microwave Radio

Link Design”, Copyright © SAF Tehnika A/S

2002.

4. Frank PA3GMP/ZS6TMV, “Calculating a link

budget”, <URL:http://www.1stopshopping.co.za/

ZS6HVB/pdf/Linkbudget.pdf>, written by Frank,

Mei 2008.

5. Mayhoneys, “Perhitungan Link Budget”, <URL:

http://www.ittelkom.ac.id library/perhitung-an-link-

budget. Learning Center IT Telkom 2008.

6. Tom Seldon, “Encyclopedia of Networking and

Telecommunication”, Mc Graw Hill, April 2001.

7. „N‟ Division of TEC, “White Paper on VoIP (Voice

over Internet Protocol) Phones System” by Division

of TEC, Pebruari 2008

8. Thales Raytheon System, “System Maintenance

Manual”, Property os Thales, May 2005.

BIODATA PENULIS

FIRMANSYAH dilahirkan di

kota kudus, tanggal 17 April

1981. Merupakan anak keenam

dari enam bersaudara pasangan

Mc. Kasiman (Alm) dan

Sumarsih. Jenjang pendidikan

yang dilalui dimulai dari SD Al-

Islam II Kudus lulus tahun 1993

dan melanjutkan ke SMP

Negeri 1 Kudus lulus tahun

1996. Selanjutnya masuk SMU Taruna Nusantara

Magelang dan lulus tahun 1999 dan pada akhirnya

melanjutkan ke Akademi Angkatan Udara (AAU),

sebuah lembaga pendidikan militer di Yogyakarta dan

lulus pada tahun 2002. Sejak tahun 2003 penulis

berdinas di TNI AU dan pada tahun 2005 sebuah

kepercayaan diberikan padanya untuk bertugas di Satrad

242 Biak-Papua. Tahun 2008, penulis mendapatkan

kesempatan melanjutkan studi pendidikan S-1 di Institut

Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Jurusan Teknik

Elektro. Pada bulan Juni 2010 penulis mengikuti

seminar Tugas Akhir di Bidang Studi Telekomunikasi

Multimedia sebagai salah satu syarat untuk memperoleh

gelar Sarjana Teknik Elektro