Strategi Refarming Frekuensi 1800 MHz Untuk Implementasi LTE di Indonesia

Transkripsi

1 Jurnal Telematika, vol.8 no.2, Institut Teknologi arapan Bangsa, Bandung ISSN: Strategi Refarming Frekuensi 1800 Mz Untuk Implementasi LTE di Indonesia Ratna Septania #1, T. Arief Nugroo #2, Yulius #3 # Departmen Teknik Elektro, Institut Teknologi arapan Bangsa Jl. Dipati Ukur no 80-84Bandung, Jawa Barat, Indonesia 1 septania.ratna@gmail.com 2 tunggul@itb.ac.id 3 yulius0707@gmail.com Abstrak LTE adala teknologi yang digunakan dalam generasi keempat dengan arsitektur yang lebi sederana dan semua berbasis IP (Internet Protocol). Teknologi baru ini membutukan spektrum frekuensi sesuai dengan standarnya. Masala yang diadapi adala terbatasnya spektrum frekuensi yang tersedia yang dapat digunakan untuk teknologi baru. Refarming frekuensi adala solusi yang ditawarkan untuk memecakan masala ini. Refarming frekunsi adala restrukturisasi dan pemanfaatan frekuensi yang ada untuk teknologi baru. Refarming pada frekuensi 1800 Mz adala solusi untuk implementasi LTE 4G dengan berbagai keunggulannya, yaitu biaya investasi renda, perangkat ponsel pada frekuensi 1800 Mz tela banyak tersedia di pasar, dan frekuensinya tidak terlalu tinggi ataupun terlalu renda, daya pancar dan cakupan yang luas, dan pembagian spektrumnya dapat digunakan baik untuk (GSM 1800) maupun LTE. Penelitian ini akan dilakukan teradap 5 operator yang ada pada frekuensi (GSM1800), yaitu Operator A, Operator B, Operator C, Operator D, dan Operator E. Penelitian ini juga akan mengitung jumla TRx yang arus ditambakan, pengaru lalu lintas layanan suara dan jangkauan jaringan LTE. bersama dengan LTE akan menimbulkan pergeseran frekuensi yang ada dan layanan transfer yang signifikan. Keluaran penelitian ini adala asil analisis refarming frekuensi 1800 Mz, cakupan area LTE dan analisis keuntungan dan kerugian yang disebabkan ole refarming. Kata kunci LTE, GSM,, refarming frekuensi, frekuensi existing. Abstract LTE is te tecnology used in te 4 t generation wic comes wit a muc simpler arcitecture and uses all IP network. Wit LTE, it means a new tecnologie emerges and it requires a spectrum frequency tat can be used and in accordance wit te LTE standard. Te problem faced is tere s no more spectrum frequency tat can be used for a new tecnology. Frequency refarming is a solution wic is done to solve tis problem. Frequency refarming is te re-structuring and utilization of existing frequency to a new tecnology. Perform a refarming at 1800 Mz frequency is a solution for te implementating te 4G LTE wit various advantages, wic are low investment costs, many mobile devices available in te market at a frequency of 1800 Mz, te frequency is not too ig nor too low, regard to te signal transmit power and broad coverage, and te dividing of te spectrum can be made for (GSM 1800) and LTE. Tis study will be performed for 5 operators tat exist on te frequency of (GSM1800), namely Operator A, Operator B, Operator C, Operator D, and OPERATOR E. Tis study will also calculate te amount of TRx tat sould be added, affecting te voice service traffic and te coverage of LTE network. Wit te along wit LTE will cause te sift impact of te existing frequency and a significant service transfer. Te results of tis researc is te analysis of 1800 Mz frequency refarming, LTE coverage area and to find out te advantages and disadvantages caused by refarming. Keywords LTE, GSM,, refarming, existing frequency I. PENDAULUAN LTE dapat digelar pada aneka pita spektrum yang termasuk standar IMT Spektrum 450 Mz, 700 Mz, 850 Mz, 1800 z, 2,1 Gz, dan 2,5 Gz adala frekuensi yang termasuk standard IMT Menggelar LTE di spektrum 1800 Mz mungkin adala solusi yang lebi tepat sebab pada spektrum 1800 Mz dimungkinkan biaya investasi mura, banyak perangkat seluler yang mendukung spektrum 1800 Mz, dan pembagian spektrum dapat dilakukan untuk dan LTE. Refarming frekuensi adala solusi yang dapat menjawab permasalaan. Refarming frekuensi adala pengolaan ulang dan pemanfaatan kembali frekuensi untuk teknologi yang baru. Spektrum 1800 Mz yang ditempati ole dapat digunakan LTE. Kendalanya adala dengan mengganti teknologi LTE di frekuensi yang suda dipakai akan menyebabkan pergeseran Spektrum existing dan perpindaan layanan yang signifikan. Perlu menganalisa kapasitas spektrum yang dimiliki ole operator tersebut untuk refarming frekuensi yang akan digunakan LTE. Tujuan dari penelitian ini adala untuk melakukan refarming frekuensi untuk implementasi LTE dengan memanfaatkan rentang frekuensi existing di masingmasing operator seluler. Selain itu, penelitian ini juga bertujuan untuk mengetaui dampak yang ditimbulkan dari refarming frekuensi. asil dari kajian dan analisis tugas akir ini diarapkan dapat menjadi sebua rekomendasi untuk implementasi jaringan LTE di Indonesia dan dapat dijadikan pertimbangan dengan membandingkannya dengan penelitian pada frekuensi lainnya.

2 II. LANDASAN TEORI A. Long Term Evolution (LTE) LTE digunakan pada generasi ke-4 (4G) karena sistem arsitekturnya sangat sederana dan berbasis Internet Protocol (IP), seperti yang diilustrasikan pada Gambar 1. Arsitektur yang sangat sederana ini dirancang untuk tujuan mendukung trafik packet switcing dengan mobilitas tinggi, quality of service (QOS), dan latency yang kecil. LTE memiliki jaringan radio akses sendiri yaitu E-UTRAN dan jaringan intinya disebut EPC (Evolved Packet Core). Arsitektur pada LTE terdiri dari dua node yaitu enb (e-nodeb) dan Mobility Management Entity/ Gateway (MME/GW). enb berfungsi sebagai pengubung antara perangkat yang dipakai pengguna atau MS (Mobile Station) dengan E-UTRAN. E-UTRAN mempunyai fungsi sebagai BTS dalam jaringan GSM tetapi ditambakan dengan beberapa fungsi BSC [2]. B Mz Frekuensi 1800 Mz adala frekuensi yang digunakan jaringan (Digital Communication System) atau biasa dikenal dengan jaringan GSM pada frekuensi 1800 Mz. Pada spektrum 1800 Mz ini, kanal-kanalnya ditempati ole berbagai operator di Indonesia, seperti yang ditunjukan pada Tabel I. Alokasi frekuensi uplink dimulai dari 17 Mz-1785 Mz, sedangkan downlink dari 1805 Mz sampai 1880 Mz dimana alokasi frekuensi antara uplink dan downlink terpisa selebar 95 Mz. Penomoran kanal ARFCN pada dimulai dari 511 dan berakir 886, dimana 511 dipakai sebagai sistem guard band pada ujung bawa dan 886 dipakai sebagai sistem guard band pada ujung atas. al ini dilakukan supaya tidak terjadi inteferensi yang dapat mengganggu proses komunikasi. mengilangkan frekuensi existing yang ada untuk dapat dipakai kembali seperti yang diilustrasikan pada Gambar 2 dan Gambar 3. Pada Gambar 2, empat jalur yang dilalui GSM diilustrasikan ole mobil-mobil berukuran kecil. Gambar 3 mengilustrasikan jalur yang sama tetapi dua jalur dipakai untuk mobil kecil dan dua jalur yang lain dipakai untuk satu bus besar yang mengilustrasikan jaringan LTE. Untuk mengindari terjadinya tabrakan frekuensi antara jaringan GSM dan LTE maka kanal tersebut diberi frekuensi pembatas agar tidak saling bertabrakan. Ada dua jenis refarming pada frekuensi 1800 Mz, yaitu one-off refarming dan interim refarming. One-off refarming cocok untuk operator yang mempunyai jaringan 2G dan 3G yang cukup luas dan berkembang. Layanan suara dan GPRS (GSM1800) secara penu dialokasikan ke GSM900 agar refarming dapat dilakukan penu di frekuensi 1800 Mz. Memperbaarui perangkat 3G seperti seluler, modem, maupun tablet supaya lebi menarik dapat menjadi daya tarik bagi pengguna untuk berali ke 3G. Dengan cara ini, pengguna 2G akan berali ke GSM900 atau UMTS yang menyebabkan berkurangnya pengguna seingga trafik di 1800 Mz menjadi lengang dan one-off refarming dapat dilakukan untuk LTE. Interim refarming cocok untuk operator yang memiliki spektrum terbatas. Beberapa operator yang masi memiliki pengguna pada persentase tinggi anya dapat melakukan refarming pada sebagian spektrum 1800 Mz untuk LTE. Interim refarming dapat disesuaikan dengan trafik. Interim refarming memiliki dua metoda untuk alokasi spektrum frekuensi, yaitu metoda alokasi sandwic dan alokasi edge. Pada metoda alokasi sandwic, LTE ditempatkan (tidak selalu arus di tenga) pada spektrum frekuensi yang bergantung pada strategi operator tersebut seperti yang diilustrasikan pada Gambar 4. Selanjutnya, pengembangan untuk kapasitas LTE, operator akan mengalo- C. Refarming Frekuensi Refarming frekuensi adala penataan ulang kembali frekuensi yang ada untuk teknologi yang baru seperti UMTS atau LTE. Frekuensi yang tela ditata-ulang frekuensinya dapat digunakan untuk perbaaruan teknologi seingga dapat memudakan operator seluler mengimplementasi teknologi baru tersebut dengan memanfaatkan frekuensi existing. Teknik yang dilakukan adala dengan menggeser-geser dan MME / S-GW MME / S-GW TABEL I. ALOKASI JARINGAN 1800 MZ [1] 1800 Frekuensi kerja Mz Uplink Mz Downlink Mz RF Carrier 75 Mz Bandwidt setiap kanal 200 kz Kanal frekuensi 374 kz Frekuensi dupleks 95 Mz Isi satu frekuensi carrier 8 timeslot Kecepatan pengirim 13 kpbs (suara), 9.6 kpbs (data) enb X2 X2 enb E-UTRAN X2 enb Gambar 1. Arsitektur jaringan LTE [3] Gambar 2. Ilustrasi GSM pada frekuensi

3 Gambar 3. Ilustrasi GSM dan LTE di frekuensi 1800 Gambar 6. Area buffer zone LTE + Area Inti Buffer Zone Gambar 4. Refarming teknik sandwic Area Inti LTE + Buffer Zone Buffer Zone Area Inti LTE + Gambar 7. Frekuensi setela refarming Gambar 5. Refarming teknik alokasi frekuensi kasikan frekuensi tambaan untuk LTE apabila pengguna suda bermigrasi. Pada alokasi edge, LTE dialokasikan pada pinggir spektrum operator seperti yang diilustrasikan pada Gambar 5. Alokasi edge memiliki frekuensi guardband yang cukup besar untuk mengurangi interferensi akibat berdekatan dengan operator lain. D. Metoda Untuk Mengurangi Interferensi Akibat Refarming 1) Guard Band Guard Band adala kanal yang dialokasikan pada sebua spektrum frekuensi yang bertujuan untuk mencega adanya interferensi. Guard band digunakan untuk memisakan dua rentang frekuensi yang saling berdekatan tanpa mengganggu pengiriman informasi satu sama lain. 2) Buffer Zone Buffer zone adala wilaya yang mengelilingi atau berdampingan dengan area inti yang bertujuan untuk melindungi area inti dari dampak negatif seperti yang diperliatkan pada Gambar 6. Buffer zone adala yang tela dikurangi lebar pitanya karena digunakan ole jaringan LTE. Area buffer zone dibuat untuk mengatasi interferensi antara wilaya yang di-refarming dan yang tidak. Buffer zone tidak banyak mempengarui penggunaan frekuensi reuse. Penggunaan frekuensi reuse dilakukan sama seperti sebelum frekuensi di-refarming untuk LTE. Frekuensi reuse berfungsi untuk meningkatkan efisiensi alokasi frekuensi dan kapasitas sistem. Penggunaan frekuensi reuse diperliatkan pada Gambar 7. E. Mengitung Area Buffer Zone Peritungan luas cakupan wilaya dan area buffer zone menggunakan model atta. Model atta dipakai karena peritungannya lebi akurat untuk memprediksi perilaku transmisi seluler di daera yang gedung-gedung bertingkat atau daera perkotaan. Model atta menggabungkan informasi grafis dari Model Okumura dan mengembangkan lebi lanjut untuk merealisasikan efek difraksi, refleksi, dan amburan yang disebabkan ole keadaan stuktur kota [4]. Formula Model atta untuk area urban: (1) Lu log f log B C 44.9 log B log d Untuk wilaya kota kecil: C log f 0.7 M 1.56 log f (2) Untuk kota besar: log 1.54 M 1.1, if 150 f 200 C log M 4.97, if 200 f 1500 Dimana: L u = pat loss pada area urban (db) B = ketinggian antena (m) M = ketinggian mobile station (m) f = frekuensi (Mz) C = faktor koreksi ketinggian antena d = jarak antara BTS dan mobile station (km) Rx Signal Level (RSL) atau daya pancar yang diterima dapat diprediksi untuk mengetaui besar daya sinyal yang diarapkan ole penerima. RSL dapat diitung dengan (3) 28

4 menambakan dan mengurangi daya pancar (Tx power) dengan berbagai parameter yang ada dituliskan dengan persamaan berikut: RSL = P Tx L Tx + G Tx FSL + G Rx L Rx (4) III. ANALISA A. Strategi Refarming Pada Frekuensi Existing 1) Operator A Strategi yang dipakai pada penelitian ini adala dengan meletakan LTE pada nomor kanal 1766 sampai 1771 untuk uplink dan 1861 sampai 1866 untuk downlink, seperti yang diperliatkan pada Gambar 8. Metoda ini dilakukan untuk mencega gangguan interferensi jaringan LTE Operator A teradap Operator A dan operator lain, yaitu Operator B dan Operator D yang kanalnya akan di-refarming juga untuk LTE. 2) Operator B Strategi yang dipakai pada penelitian ini adala dengan meletakan LTE pada nomor kanal 1753 sampai 1757 pada uplink dan 1848 sampai 1853 pada downlink sepperti yang diperliatkan pada Gambar 9. Metoda ini dilakukan untuk mencega interferensi pada jaringan LTE Operator B teradap Operator B maupun jaringan operator lain yang bertetanggaan yang blok kanalnya dilakukan refarming juga untuk jaringan LTE. Operator yang bertetanggaan dengan blok kanal Operator B adala operator Operator A yang mengapit blok kanal milik Operator B. 4) Operator D Strategi yang dipakai pada penelitian ini adala meletakan LTE pada nomor kanal sampai untuk uplink dan sampai untuk downlink seperti yang diperliatkan pada Gambar 11. Metoda ini dilakukan untuk mencega gangguan interferensi pada jaringan LTE Operator D teradap Operator D dan operator lain, yaitu Operator A yang blok kanal frekuensi existing direfarming untuk jaringan LTE. 5) Operator E Strategi yang dipakai pada penelitian ini adala dengan meletakan LTE pada nomor kanal 1711 sampai 1716 untuk uplink dan nomor kanal 1806 sampai 1811 untuk downlink seperti yang diperliatkan pada Gambar 12. Metoda ini dilakukan untuk mencega gangguan interferensi pada jaringan LTE Operator E teradap Operator E dan operator lain, yaitu operator Operator A. IV. DAMPAK DAN ASIL ANALISA REFARMING FREKUENSI 1800 MZ A. Dampak LTE Teradap Dampak membangun jaringan LTE dengan frekuensi existing yang paling besar adala interferensi. al ini sangat berpengaru teradap sistem kerja LTE dan itu 3) Operator C Strategi yang diusulkan pada operator Operator C adala dengan meletakan kanal LTE pada nomor kanal 1733 sampai 1738 pada frekuensi uplink dan 1828 sampai 1833 seperti yang diperliatkan pada Gambar. Pada strategi ini, LTE diletakan ditenga guna mencega adanya interferensi teradap frekuensi Operator C maupun operator lain. Gambar 9. Kanal frekuensi operator B pada frekuensi Gambar 8. Kanal frekuensi operator A pada frekuensi Gambar. Kanal frekuensi operator C pada frekuensi 29

5 PatLoss db 0 bufferzone patloss km Jarak 4km Gambar 11. Kanal frekuensi operator D pada frekuensi Gambar 13. Grafik peritungan cakupan wilaya dan area buffer zone Conto kasus: Frekuensi = 1800 Mz Tinggi antena BTS = 30 m Tinggi antena MS = 1.5 m Jarak BTS NS (d) = 1 km - 30 km Peritungan faktor koreksi tinggi antena: Rx Signal Level Tx power Tx cable loss Tx Gain antena FSL Gain Rx antena Rx cable loss 7 db 40 dbm dbm13 dbfsl00 FSL db Gambar 12. Kanal frekuensi operator C pada frekuensi sendiri. Untuk mengurangi dampak tersebut, digunakan guardband dan bufferzone. Dampak yang kedua adala GSM900 arus ditamba kapasitasnya akibat trafik (GSM1800) yang dilimpakan ke GSM900. B. Luas Cakupan dan Luas Area Buffer Zone Berikut peritungan nilai sensitivitas atau RSL (Rx Signal Level) untuk mengetaui cakupan wilaya jaringan LTE yang diterima ole perangkat: Conto kasus: Power Tx = 40 dbm Power Rx = 0 dbm Gain Tx = 13 db Gain Rx = 0 db Losses Tx = db Losses Rx = 0 db RSL = -7 db Setela mengitung nilai RSL, maka akan diitung nilai pat loss untuk mengetaui seberapa jau wilaya yang dicakup ole LTE. Dari asil uji analisa strategi refarming untuk implemetasi jaringan LTE di Indonesia maka dapat diambil kesimpulan bawa: C log f 0.7 M 1.56 log f C log f log 1800 Mz C 4.274dB Peritungan pat loss: FSL log f log B C 44.9 log B log d FSL log 1800 Mz log 30 m [44.9 log(30 m) ] log (1 km) FSL dB Dari peritungan pat loss di atas didapatkan asil FSL db. Setela menggunakan rumus RSL maka didapatkan asil FSL sebesar db. Dari peritungan ini, dapat diketaui juga luas area buffer zone- nya. Setela dilakukan peritungan, diketaui bawa db, jaraknya adala 4 km. asil peritungan cakupan wilaya dan area buffer zone dalam bentuk grafik ditunjukkan pada Gambar

6 V. KESIMPULAN Dari asil uji analisa strategi refarming untuk implemetasi jaringan LTE di Indonesia maka dapat diambil kesimpulan bawa: 1. Frekuensi yang dipakai pada penelitian ini adala frekuensi 1800 Mz dengan lebar pita 5 Mz untuk LTE. Untuk mengindari interferensi antara dan LTE maka dibuat area bufferzone yang jaraknya 4 km dari sektor terluar. 2. Refarming frekuensi memiliki dampak teradap jumla kapasitas dan GSM karena dibatasi ole jumla TRX, seingga perlu ditingkatkan (upgrade) kapasitas di ataupun GSM bakan diperlukan untuk membuat site baru. Lima operator GSM yang menempati kanal (GSM1800) tersebut akan direfarming pada nomor kanal: Operator A = uplink: , downlink: Operator B = uplink: , downlink: Operator C = uplink: , downlink: Operator D = uplink: , downlink: Operator E = uplink: , downlink: 1862 REFERENSI [1] Ericsson Wite Paper, Mobile Broadband in 1800 Mz Spectrum, [2] Fadli Fauzi, Gevin Sepria arly, anrais S, Analisis Penerapan Teknologi Jaringan LTE 4G di Indonesia,, Majala Ilmia Unikom, vol., no 2, p [3] uawei, LTE 1800 Mz Ecosystem Drivers, issue 1.0, [4] Seybold, Jon S. Introduction to RF propagation. Jon Wiley and Sons Ratna Septiana, maasiswa Teknik Elektro Institut Teknologi arapan Bangsa yang lulus pada taun T. Arief Nugroo, kelairan Solo taun 1967, menyelesaikan di Jurusan Teknik Elektro ITB pada Oktober taun Kemudian melanjutkan S2 di Teknik Elektro ITB pilian Sistem Informasi Telekomunikasi ingga selesai pada Oktober taun Minat penelitian pada Spread Spectrum, Wireless Communication dan aplikasi Jaringan Sensor Nirkabel. Saat ini bekerja sebagai staf pengajar di Teknik Elektro ITB. Yulius, menyelesaikan di Jurusan Teknik Elektro ITB pada taun Saat ini bekerja sebagai staf pengajar di Departemen Teknik Elektro ITB. 31