Pengujian Penguatan Kuat Sinyal Modem Jaringan 3G Dengan Wajanbolic

Catatan

Dulu karya tulis ini memiliki tujuan untuk memenuhi syarat mengikuti Pelaksanaan MawaPres (Mahasiswa Berprestasi) UNUD 2013 dimana karya tulis ini adalah versi kedua saat seleksi di tingkat Universitas dimana beda dengan versi pertama adalah versi pertama hanya menggantungkan modem diatas wajan sedangkan versi kedua membuat produk wajan bazoka dimana ada tempat menaruh modem. Cerita mengapa saya memilih topik ini karena dulu belum ada smartphone dan masih menggunakan modem (modulator demodulator) untuk koneksi Internet. Dulu saya sering diajak bermain video game online DOTA (Defense of The Ancient) tetapi memiliki masalah dengan stabilitas koneksi Internet (bukan kecepatan koneksi Internet). Cara mudah yang saya temui untuk meningkatkan kualitas sinyal modem adalah dengan menggunakan wajanbolic dimana saya sering mengutak-ngatik dan ide muncul mengenai mengapa tidak bikin karya tulis saja tentang ini. Karya tulis ini tidak pernah dipublikasi dimanapun dan saya sebagai penulis dan pemegang hak cipta melisensi karya tulis ini customized CC-BY-SA dimana siapa saja boleh membagi, menyalin, mempublikasi ulang, dan menjualnya dengan syarat mencatumkan nama saya sebagai penulis dan memberitahu bahwa versi asli dan terbuka tersedia disini.

Ringkasan

Isu mengenai wajanbolic dapat menguatkan kuat sinyal yang diterima modem telah beredar luas di masyarakat, namun belum banyak yang membuktikannya secara sains. Pada karya tulis ini akan dibahas seberapa besar penguatan kuat sinyal pada modem dengan penunjukan angka yang pasti. Keunggulan dari karya tulis ini adalah besarnya manfaat bagi masyarakat pada kalangan manapun (terutama kalangan bawah). Pembuatan alat ini sangat mudah, memerlukan waktu yang singkat, dan bahannya relatif murah dan mudah diperoleh. Selain itu karya tulis ini menjelaskan bagaiman bisa terjadi penguatan kuat sinyal pada modem berdasarkan teori yang ada.

Bahan yang digunakan untuk membuat alat ini pada karya tulis ini adalah wajan parabola berdiameter 30 cm dan kedalaman 10 cm sebagai pemantul. Kotak silinder dengan diameter 10.8 cm panjang 26.6 cm sebagai feedernya. Bagian diatas titik fokus (5.625 cm) ditutup dengan aluminium. Modem ditaruh pada 1/3 panjang yang dibungkus aluminium dari atas. Pembuatan alat ini berdasarkan konsep antena parabola jenis front feed.

Hasil percobaan ini cukup memuaskan. Terjadi penguatan sekitar 8.67 dB. Walaupun secara teori seharusnya 11.764 dB (maksimal), hasil ini sangat memuaskan karena pembuatan alat ini yang mudah, cepat, dan murah. Sehingga karya tulis ini dapat dimanfaatkan oleh masyarakat sebagai pembantu untuk membuat wajanbolic sendiri untuk keperluan dirumah. Secara ideal memang 11.764 dB penguatannya namun mungkin ada faktor lain yang menyebabkannya tidak sama dengan teori. Karya tulis ini dapat dijadikan penelitian lebih lanjut dengan menggunakan alat selain modem, atau membuat wajanbolic dengan bahan yang berbedan atau lain – lainnya.

BAB 1 Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Wajanbolic adalah alat yang dapat menguatkan kuat sinyal yang diterima oleh modem. Wajanbolic ini menggunakan konsep antena parabola. Penguatan (biasa disebut gain) antena parabola tergatung dari diameter antena, frekuensi sinyal dan pola radiasi.

Isu ini telah banyak beredar di kalangan masyarakat, terutama kalangan muda yang telah banyak memanfaatkan ide kreatif ini, membuat wajanbolic sendiri dari bahan bekas atau sederhana. Oleh karena itu wajanbolic ini sering dimasukkan dalam kategori homebrew antenna (antena buatan sendiri untuk keperluan di rumah). Di Indonesia bahan dasar untuk membuat wajanbolic ini adalah wajan yang kira – kira harganya Rp 30000. Bahan lain adalah pipa paralon atau kotak berbentuk silinder, usb extender, dan aluminium foil. Alat bantu lain seperti gunting, tape, cutter, dan lain – lain untuk membantu proses pembuatan wajan bolic. Semua alat dan bahan kecuali modem keseluruhan tidak mencapai Rp 200000. Untuk membuat alat ini, barang – barang bekas dapat digunakan, jika demikian maka tidak diperlukan pengeluaran dan hemat biaya.

Secara spesifik banyak yang belum mengetahui seberapa besar penguatan sinyal yang terjadi dan belum 100% dijamin bahwa wajanbolic ini dapat menguatkan sinyal secara signifikan. Menurut teori atena parabola, penguatan akan semakin besar bila diameter semakin besar, frekuensi semakin tinggi dan pola radiasi yang lebih terarah (sempit, effisien).

Oleh karena itu pada penelitian ini akan diteliti penguatan sinyal yang terjadi pada modem jika menggunakan wajanbolic dengan mengkaitkan teori antena parabola.

1.2 Rumusan Masalah

Apakah terjadi penguatan sinyal jika modem dibantu dengan wajanbolic?
Berapa besar penguatan sinyal yang terjadi?

1.3 Tujuan

Menyelidiki pengaruh kuat sinyal modem dengan menggunakan wajanbolic.

1.4 Manfaat

Mendapatkan informasi dan perhitungan rinci mengenai penguatan sinyal pada modem dengan menggunakan wajanbolic.
Wajanbolic tidak merupakan isu lagi, namun sebagai informasi yang valid karena pada penelitian ini terdapat teori yang mendukung dan telah diuji kebenarannya.
Masyarakat pada kalangan manapun dapat membuat wajanbolic dengan membaca penelitian ini karena bahan relatif murah, mudah diperoleh dengan langkah – langkah pembuatan yang sederhana dan memerlukan waktu yang singkat.

1.5 Ruang Lingkup dan Batasan

Penguatan sinyal yang diamati hanyalah pada modem.
Bahan yang digunakan pada wajanbolic hanya besi dan aluminium (tidak meneliti bahan lain).
Penempatan wajanbolic diletakkan dimana terjadi penguatan sinyal yang paling besar (tidak menentukan sudut elevasi, azimut, dan tidak menentukan posisi BTS (Base Transmission Station)).
Meneliti pada jaringan 3G (3rd Generation).
Meneliti sebatas kuat sinyal yang didapatkan modem (tidak meneliti kecepatan data, dan kualitas layanan lainnya).

BAB 2 Tinjauan Pustaka

Isi BAB 2 ini sama dengan isi BAB 2 pada versi 1 dengan tambahan subbab berikut:

2.10 Feed Antenna

Feed antenna biasanya beroperasi pada 0.6 λ – 0.75 λ. Gambar sebagai berikut:

Gambar 2.26 Ilustrasi feed antenna.png

Gambar 2.26 Ilustrasi feed antenna

Diameter antena minimal 0.6 λ dan maksimal 0.75 λ. Panjang minimal kaleng dinyatakan dengan rumus berikut (Purbo, 2011):

L = 0.75λ / √1-(λ/1.706D)

Dimana:

λ = panjang gelombang (cm) = 15.385 cm

D = diamter feeder (cm) = 10.8 cm

Pemancar nirkabel diletakkan pada S = 1/3 L

BAB 3 Metode Penelitian

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan di rumah peneliti, di Jln. Kusuma Bangsa 5, Denpasar, Bali. Waktu penelitian pada hari Minggu – Selasa, tanggal 10 – 12 Maret 2013, pada jam 10:00 – 10:30.

3.2 Alat dan Bahan

Berikut adalah alat yang digunakan untuk penelitian:

Modem: Huawei E1552
USB Extender: 3 meter
Komputer: Windows 7 Ultimate 32 bit, Intel(R) Core(TM) i5 CPU 650 @ 3.20 GHz 3.33 GHz, 4.00 GB RAM, 2283 MB VGA NVIDIA GeForce 9500 GT
Software MDMA (Mobile Data Monitoring Application): Versi 10030 C

Berikut merupakan bahan yang digunakan untuk membuat wajanbolic:

Wajan: Berbahan besi, Diameter = 30 cm, Tinggi (kedalaman) = 10 cm
Feeder (Cylinder bagian tengah): Kotak plastik diameter = 10.8 cm dan tinggi = 5.625 cm, Cylinder Seng diameter = 10.8 cm dan tinggi = 20.969
Kertas aluminium
Tape
Double tape

3.3 Cara Penelitian

3.3.1 Pembuatan Wajanbolic

Siapkan alat dan bahan.
Ukur titik fokus wajan menggunakan rumus 2.3: F = D²/16h dimana D = diamter wajan, h = kedalaman wajan, Maka F = 30²/16(10) cm = 5.625 cm
Buatlah feeder, yang harus diketahui adalah frekuensi jaringan 3G yaitu 1950 MHz untuk uplink dan 2150 untuk downlink, dipatokkan pada frekuensi uplink yaitu 1950 MHz.
Ukur panjang gelombang menggunakan rumus: λ = c/f, dimana c = kecepatan cahaya = 3x10⁸ m/s, f = frekuensi (Hz), maka λ = 3x10⁷m/s / 1950000000 Hz = 0.15385m = 15.385cm
Maka diameter feeder harus minimal 0.6 λ= 9.231 cm dan maksimal 0.75 λ = 11.538 cm. Pada penelitian ini dibikin 10.8 cm.
Tentukan panjang feeder (minimal) dengan rumus L = 0.75λ / √1-(λ/1.706D) dimana λ = panjang gelombang (cm) = 15.385 cm, D = diamter feeder (cm) = 10.8 cm, L = ((0.75)(15.385))/√(1-(15.385/((1.706)(10.8))))cm = 20.969cm
Total panjang silinder yang dibutuhkan = jarak titik focus + panjang feeder = 5.625 cm + 20.969 cm = 27.959 cm. 5.626 cm kotak plastik dan 20.969 cm dibungkus dengan aluminium.
Modem ditaruh pada S = 1/3 Lf dari atas = 6.99 cm.
Maka desain menjadi Gambar 3.1.
Pada panjang L = 20.968 cm dibungkus dengan aluminium mengguankan tape dan posisi diatas. Pada panjang S = 6.99 cm dilubangkan untuk dimasukkannya modem. Tancapkan silinder pada wajan menggunakan double tap.

Gambar 3.1 Desain wajanbolic.jpg

Gambar 3.1 Desain wajanbolic

3.3.2 Pengukuran Kuat Sinyal

Pengukuran dilakukan pada penempatan modem dengan wajanbolic dimana terjadi penguatan sinyal yang palin besar. Setelah itu diukur perbedaan kuat sinyal modem tanpa wajanbolic dan dengan wanjanbolic. Nilai kuat sinyal dilihat dengan software MDMA (Mobile Data Monitoring Aplication).

Gambar 3.2 Modem tanpa wajanbolic (kiri) dan dengan wajanbolic (kanan).png

Gambar 3.2 Modem tanpa wajanbolic (kiri) dan dengan wajanbolic (kanan)

3.4 Pengolahan Data

Data hasil penelitian hari 1:

Gambar 3.3 Kuat sinyal modem tanpa wajanbolic (kiri) dan dengan wajanbolic (kanan) 1.png

Gambar 3.3 Kuat sinyal modem tanpa wajanbolic (kiri) dan dengan wajanbolic (kanan) 1

Data hasil penelitian hari 2:

Gambar 3.4 Kuat sinyal modem tanpa wajanbolic (kiri) dan dengan wajanbolic (kanan) 2.png

Gambar 3.4 Kuat sinyal modem tanpa wajanbolic (kiri) dan dengan wajanbolic (kanan) 2

Data hasil penelitian hari 3:

Gambar 3.5 Kuat sinyal modem tanpa wajanbolic (kiri) dan dengan wajanbolic (kanan) 3.png

Gambar 3.5 Kuat sinyal modem tanpa wajanbolic (kiri) dan dengan wajanbolic (kanan) 3

BAB 4 Pembahasan

4.1 Perhitungan Penguat Sinyal

Perhitungan penguatan dilakukan dengan diferensiasi kuat sinyal tanpa wajanbolic dan dengan wajanbolic. Contoh perhitungan pada data pertama:

Diketahui kuat sinyal yang diterima pada modem adalah -85 dBm. Setelah dipasang wajanbolic maka kuat sinyal yang diterima pada modem menjadi -75 dBm. Maka penguatannya adalah (-85dBm) – (-75dBm) = 10 dB.

Perhitungan selanjutnya dapat dilihat pada tabel berikut:

Tabel 4.1 Perhitungan penguatan kuat sinyal

Data	Tanpa Wajanbolic	Dengan Wajanbolic	Penguatan
1	-85 dBm	-75 dBm	10 dB
2	-79 dBm	-73 dBm	6 dB
3	-81 dBm	-71 dBm	10 dB
Rata - rata			8.67 dB

4.2 Perbandingan Hasil Penelitian dengan Teori

Berdasarkan rumus 2.4:

G_max dB = 10log₁₀eff(πD/λ)²

Effisiensi antena parabola jenis front feed adalah 0.4 (Purbo, 2011). Maka secara teori gain sebesar:

G_max dB = 10log₁₀ 0.4((3.14)(0.3 m)/(0.15385 m))² = 11.764 dB

Persentase kesalahan dihitung dengan rumus:

%Kesalahan= |(Teori-Hasil)/Teori|

Maka:

%Kesalahan = |(11.764-8.67)/11.764| = 26.3%

Tabel 4.2 Perbandingan teori dengan hasil

Teori	Hasil	%Kesalahan
11.764 dB	8.67 dB	26.3%

Perbandingan hasil dengan teori tidak besar. Walaupun demikian peningkatan sebesar 8.67 dB itu besar dan memuaskan. Sehingga alat ini layak untuk digunakan.

4.3 Perkiraan Penyebab Penyimpangan Hasil dengan Teori

Penelitian dilakukan di ruang tertutup.
Tidak melakukan perhitungan sudut evaluasi dan azimut.
Pembuatan alat tidak sempurna (menggunakan barang bekas, tidak 100% rapi dan lain-lain).

BAB 5 Penutup

5.1 Simpulan

Dari hasil penelitian maka dapat disimpulkan bahwa dengan menggunakan wajanbolic dapat memperkuat kuat sinyal yang diterima oleh modem. Penguatan yang didapatkan adalah 8.67 dB. Walaupun tidak sebesar perhitungan secara teori yaitu 11.674 dB, penguatan 8.67 dB merupakan penguatan besar dan memuaskan. Keunggulan dari alat ini adalah alat dan bahan memiliki harga (nilai nominal) yang murah dan banyak tersedia di pasar, sehingga mudah untuk diperoleh. Walaupun bahan yang digunakan bersifat murahan, manfaat yang didapatkan dari menggunakan alat ini besar. Bagi para konsumen yang di lingkungannya mendapat sinyal yang lemah maka alat ini dapat membantu. Selain itu pembuatan alat ini mudah dan membutuhkan waktu relatif singkat.

5.2 Saran

Disarankan agar hasil penulisan ini disebarkan agar dapat dimanfaatkan oleh masyarakat terutama mereka yang kualitas kuat sinyal yang didapatkan lemah. Disarankan juga dapat dijadikan penelitian lebih lanjut dengan melakukan di tempat bersifat blank zone (daerah kualitas sinyal tidak baik), menggunakan pemancar lain selain modem (disarankan pada frekuensi yang berbeda), lebih terperinci dengan memperhitungkan posisi BTS (Base Transmission Station) dan memperhitungakan sudut elevasi dan azimut penembakan sinyal, menggunakan bahan yang berbeda (mungkin berkualitas tinggi sehingga alat lebih sempurna), meneliti pada jaringan yang berbeda (buka 3G) atau hal – hal lainnya.

Daftar Pustaka

Bevelacqua, P. 2011. http://www.antenna-theory.com diakses 12 Maret 2013.
Bevelacqua, P. 2011 http://www.antenna-theory.com/antennas/reflectors/dish.php diakses 12 Maret 2013.
Bevelacqua, P. 2011. http://www.antenna-theory.com/basics/frequency.html diakses 12 Maret 2013.
Bevelacqua, P. 2011. http://www.antenna-theory.com/basics/radPattern.html diakses 12 Maret 2013.
Confusion. 2010. http://pigeonsandplanes.com/2010/12/thoughts-on-netneutrality diakses 12 Maret 2013
Edminister, J. 1979. Electromagnetics. New York : McGraw-Hill, Inc.
Purbo, O. 2011. http://opensource.telkomspeedy.com/wiki/index.php/Wajanbolic_%26_Bazooka_3G diakses 10 Maret 20.1
Stallings, W. 2001. Komunikasi Data dan Komputer. Jakarta : Salemba Teknika
Suya, Y. 2009. Seri Bahan Persiapan Olimpiade Fisika Getaran dan Gelombang. Tangerang : PT Kandel
Tomasi, W. 2001. Advanced Electronic Communications Systems. New Jersey : Prentice Hall International, Inc.