Link Budget

Link budget merupakan sebuah cara untuk menghitung mengenai semua parameter dalam transmisi sinyal, mulai dari gain dan losses dari Tx sampai Rx melalui media transmisi. Dalam hal ini perhitungan dengan media transmisi Wifi.
Link merupakan parameter dalam merencanakan suatu jaringan yang menggunakan media transmisi berbagai macam. Link budget ini dihitung berdasarkan jarak antara transmitter (Tx) dan receiver (Rx). Link budget juga dihitung karena adanya penghalang antara Tx dan Rx misal gedung atau pepohonan. Link budget juga dihitung dengan melihat spesifikasi yang ada pada antenna.
Pada artikel ini link budget yang akan dihitung adalah

• Free Space Loss
• Fresnel Zone Clearance
• RX Signal Level
• SOM  (System Operating Margin)

Untuk lebih jelasnya pada artikel ini juga akan disertakan contoh parameter antenna yang dibutuhkan dalam perhitungan tersebut. Parameter tersebut antara lain
—   Jarak (d) terjauh antara antenna pemancar (Tx) dengan antenna penerima (Rx). Misal jarak tersebut sekitar 1 Km, dan jarak ini harus kita konversi ke mil. Sekitar 0.6 mil
—   Frekuensi BS dan Antena penerima, ini merupakan frekuensi standart 2,4 GHz. Frekuensi Wifi yang sudah gratis.
—   TX Power  merupakan daya dari AP (Access Point) yang akan kita gunakan. Misalnya sebesar 22 dBm. Tidak menggunakan satuan watt, harus ke dBm. Untuk konversi dari waat ke dBm akan disampaikan di bawah.
—   TX Cable Loss ini merupakan loss atau kerugian yang terjadi karena kabel yang kita gunakan. Misal loss yang terjadi sekitar 2 dB. Loss ini biasanya terjadi pada kabel antara penghubung dari antenna ke AP. Yang biasa disebut dengan kabel pigtail.pigtail biasanya terbuata dari kabel coaxial. Dan diusahakan jangan menggunakan kabel pigtail yang terlalu panjang. Biasanya panjang pigtail di pasaran sekitar 50 cm.
—    TX Antenna Gain  merupakan daya terpancar dari antenna yang kita gunakan. Misal menggunakan antenna omni directional 12 dB. Itulah yang dimaksud dengan Tx antenna gain (12 dB).
—    RX Antenna Gain  merupakan daya yang dihasilkan dari antenna penerima, misal kita menggunakan antenna grid 15 dB.
—   RX cable Loss sebenarnya hamper sama dengan Tx kabel loss, hanya saja ini terjadi pada daerah penerima atau antenna penerima. Misal 2 dB.
—   RX Sensitivity merupakan sensitivitas dari antenna penerima dalam hal menangkap sinyal wifi dari antenna pemancar. Misalnya sebesar -68 dBm.
Parameter-parameter tersebut biasanya sudah tercantum dalam datasheet peralatan dalam mendirikan infrastruktur wifi.
Gambaran link budget tersebut dapat dilihat di bawah ini.

1. Free Space Loss (FSL)
Pada saat sinyal radio berpropagasi di udara akan mengalami redaman dari udara. Besarnya redaman yang terjadi dapat dihitung secara empiris. Redaman itulah yang disebut dengan Free Space Loss.

Free Space Loss (dB) = 20 Log10 (MHz) + 20 Log10 (Distance Miles) + 36.6

Setelah dihitung didapatkan nilai FSL sebesar 99.8 dB
2. Fresnel Zone Clearance merupakan diameter antara antenna pemancar dengan antenna penerima dimana diantara kedua antenna tersebut ada penghalang. Maka Fresnel Zone Clearance (FZC) adalah diameter antara penghalang dengan LOS antara tx dan rx. Untuk lebih jelasnya mengenai FZC, bisa dilihat gambar di bawah ini.

 

Dari gambar diatas FZC adalah r. besarnya r adalah 3.29 meter dan 80% FSC adalah 2.63 m. Nilai FZC ini dihitung berdasarkan kondisi permukaan bumu yang datar. Karena dengan wifi pada frekuensi 2.4 GHz ini jaraknya tidak bisa sejauh jarak antenna microwave. Yang jaraknya bisa jauh sekali. Karena sinyal wifi dapat terserapoleh air, seperti air pada pepohonan
3. Rx Sinyal Level (daya yang diterima) dapat dihitung dengan menambahkan dan mengurani daya pancar (TX power) dengan berbagai parameter yang ada dalam sebuah persamaan yang sederhana, yaitu,

Rx signal level = Tx power – Tx cable loss + Tx antenna gain – FSL+ Rx antenna        gain – Rx cable loss.

Dari hitungan yang telah dilakukan Rx sinyal level didapatkan = -54.8 dBm
4. Setelah kita mempunyai semua data / parameter yang dibutuhkan kita dapat menghitung System Operating Margin (SOM) untuk meyakinkan bahwa system yang kita kerjakan akan bekerja secara benar. Pada dasarnya System Operating Margin (SOM) menghitung selisih antara sinyal yang di terima dengan sensitifitas penerima. Maka rumusnya adalah

SOM = Rx signal level – Rx sensitivity

Maka dari file excel yang sudah ada mengenai perhitungan link budget di dapat nilai SOM adalah 13.2 dB. Dalam kehidupan nyata nilai SOM iniharus kita atur nilainya antara 10-15 dB. Karena untuk mengurangi efek Fading dan  Multipath karena efek tersebut bisa sangat menganggu sinyal kita.

Media Transmisi Fiber Optik

Fiber Optik merupakan saluran transmisi yang terbuat dari kaca atau plastik yang digunakan untuk mentransmisikan data dengan cara merubah sinyal listrik menjadi  cahaya. Cahaya yang ada di dalam serat optik sulit keluar karena indeks bias dari kaca lebih besar daripada indeks bias dari udara. Sumber cahaya yang digunakan adalah laser, leser digunakan karena mempunyai lebar spektrum yang sempit. Kecepatan transmisi serat optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran komunikasi. Di bawah ini contoh gambaran sederhana mengenai fiber optik single mode.

Serat optik terdiri dari 2 bagian, yaitu cladding dan core. Cladding adalah selubung dari core. Cladding mempunyai indek bias lebih rendah dari pada core akan memantulkan kembali cahaya yang mengarah keluar dari core kembali kedalam core lagi.
Penemuan fiber optik sebagai media transmisi pada suatu sistem komunikasi didasarkan pada hukum Snellius untuk perambatan cahaya pada media transparan seperti pada kaca yang terbuat dari kuartz kualitas tinggi dan dibentuk dari dua lapisan utama yaitu lapisan  inti yang biasanya disebut core terletak pada lapisan yang paling dalam dengan indeks bias  n1 dan dilapisi oleh cladding dengan indeks bias n2 yang lebih kecil dari n1.
Menurut hukum Snellius jika seberkas sinar masuk pada suatu ujung fiber optik ( media yang transparan ) dengan sudut kritis dan sinar itu datang dari medium yang mempunyai indeks bias lebih kecil dari udara menuju inti fiber optik ( kuartz murni ) yang mempunyai indeks bias yang lebih besar maka seluruh sinar akan merambat sepanjang inti (core) fiber optik menuju ujung yang satu.
Dewasa ini ada 3 jenis fiber optik yang populer pemamfatannya pada sistem komunikasi Fiber Optik yaitu:
a.   Fiber optik  multimode step indek
b.   Fiber optik multimode Graded
c.    Fiber optik single mode



Pembagian serat optik dapat dilihat dari 2 macam perbedaan :

1. Berdasarkan Mode yang dirambatkan :

-  Single mode : serat optik dengan core yang sangat kecil, diameter mendekati panjang gelombang sehingga cahaya yang masuk ke dalamnya tidak terpantul-pantul ke dinding cladding.

• Multi mode  : serat optik dengan diameter core yang agak besar yang membuat laser di dalamnya akan terpantul-pantul di dinding cladding yang dapat menyebabkan berkurangnya bandwidth dari serat optik jenis ini.

2.    Berdasarkan indeks bias core :

• Step indeks : pada serat optik step indeks, core memiliki indeks bias yang homogen.
• Graded indeks : indeks bias core semakin mendekat ke arah cladding semakin kecil.

Jadi pada graded indeks, pusat core memiliki nilai indeks bias yang paling besar. Serat graded indeks memungkinkan untuk membawa bandwidth yang lebih besar, karena pelebaran pulsa yang terjadi dapat diminimalkan.