ANALISA CO-CHANNEL INTERFERENCE RATIO (CCIR) PADA SISTEM KOMUNIKASI SELULER MENGGUNAKAN ANTENA OMNI-DIREKSIONAL PADA DAERAH URBAN DAN SUB-URBAN

Transkripsi

1 ANALISA O-HANNEL INTEFEENE ATIO (I) PADA SISTEM KOMUNIKASI SELULE MENGGUNAKAN ANTENA OMNI-DIEKSIONAL PADA DAEAH UBAN DAN SUB-UBAN Windy Transka Budy, Ari Wijayanti, Hani ah Mahmudah Jurusan Teknik Telekomunka - Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya Kampus PENS-ITS, Keputih, Sukolilo, Surabaya. Telp : ; Fax peetut@student.eepis-its.edu,ariw@eepis-its.edu, haniah@eepis-its.edu Abstrak Pada proyek akhir ini dilakukan analisa pada o-hannel Interference atio (I) yang merupakan salah satu jenis intereferen yang ada pada stem seluler, dimana interferen ini disebabkan oleh penggunaan frekuen yang sama pada sel lain (frequency reuse). Interferen ini akan mempengaruhi performan stem seluler seperti kualitas suara(voice quality), kualitas layanan(service quality) dan falitas tambahan(special features). Untuk memperbaiki kualitas performan stem tersebut maka perlu dilakukan perhitungan nilai cochannel interference ratio (ccir) agar bisa dioptimalkan untuk meningkatkan performan stem. Perhitungan dilakukan untuk nilai N=7 dengan perubahan jarak mobile station (MS) terhadap base station pusat pada lapisan first tier dan second tier di daerah urban dan sub-urban, nilai co-channel interference ratio akan terus naik secara eksponen berdasarkan kenaikan nilai pathloss, pada saat γ=2 dilapisan first tier daerah urban diperoleh nilai I = -9,2 db, untuk penggunaan nilai γ =2.5 sampai 5 mang-mang nilai I memiliki selih 0,34 db, sedangkan untuk daerah sub-urban diperoleh I = - 9,6 db pada γ=2 dengan =,2 Km yang memiliki selih sebesar 0,42 db untuk mangmaisng kenaikan nilai γ yang digunakan. Selain itu nilai I juga dipengaruhi oleh perubahan po user pada lapisan first tier daerah urban dengan =4,2 Km, saat user di = -7,07 db, = -7,09 db, /2 = -7,5 db, 3* = -7,25 db dan terakhir kondi user pada jarak = -7,39 db. nilai I pada lpisann second tier juga akan mengalami kenaikan seperti pada lapisan first tier. Selanjutnya nilai I pada lapisan first tier lebih kecil dibandingkan dengan nilai lapisan second tier, pada lapisan first tier diperoleh nilai I=-5.0 db, second tier = -5,35 db untuk =5,2 Km dengan γ=2. Dari keseluruhan hal bisa diketahui bahwa nilai I pada daerah urban lebih besar dibandingkan dengan I pada daerah suburban Kata kunci : o-hannel Intereference atio (I), pathloss exponent, First Tier dan Second Tier, Urban dan Sub-Urban. Pendahuluan Banyaknya pendirian BTS baru tidak menutup kemungkinan penggunaan frekuen yang sama pada sel lain (frequency reuse) yang merupakan salah satu penyebab terjadinya interferen co-channel yang bisa menurunkan performan stem seperti : kualitas suara (voice quality), service quality dan falitas tambahan (special feature). Nilai co-channel interference ratio bisa dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya perubahan jarak mobile station, nilai pathloss yang digunakan. Santosh Kumar, dkk [], sebelumnya sudah melakukan perhitungan nilai co-channel ineterference ratio dengan varia jarak yang digunakan mulai dari 2 Km sampai 20 Km dengan po mobile station yang berubah-ubah dan pengaruh kenaikan nilai pathloss yang digunakan pada lapisan first tier dari susunan sel per cluster. Pada proyek akhir ini kembali dilakukan perhitungan nilai co-channel ineterference ratio dengan jumlah sel per cluster (N) sebanyak 7 pada dua daerah yang berbeda yaitu urban dan sub-urban, mang-mang daerah memiliki radius sel yang berbeda yaitu 0,7 Km sampai 5 Km untuk daerah

2 urban dan,2 Km sampai 3 Km pada daerah suburban [2]. Mang-mang daerah dilakukan perhitungan untuk lapisan first tier dan lapisan second tier. Keseluruh hal akan dimulakan serta divisualisakan. Pada bagian 2 dari paper ini dideskripkan forma dari jumlah sel per cluster (N) yang digunakan, kemudian pada bagian 3 dilakukan pembahasan rumus perhitungan nilai co-channel interference ratio, bagian 4 menunjukkan hal mula dan analisa, terakhir bagian 5 adalah kempulan. 2. Forma Sel dan Frequency euse Frequency reuse adalah digunakan kembali frekuen yang sama pada sel lain, penggunaan frequency reuse dilakukan untuk meningkatkan efien frekuen dan meningkatkan kapatas stem. Untuk menentukan letak sel reuse bisa dilakukan dengan menentukan parameter i dengan menarik garis lurus dari pusat sel dan menggeser sejauh 60 o untuk meendapatkan parameter j, seperti yang ditunjukkan Gambar Nilai N bisa bernilai,3,4,7,9,2,2,3,6.[]. 3. Perhitungan dan Perumusan o-channel Interference atio (I) Gambar 3. o-channel ineterference sel dengan N=7 Perhitungan nilai co-channel interference dilakukan untuk kasus N=7 pada lapisan first tier dan second tier untuk daerah urban dan suburban, sehingga diperoleh gambaran sel interferen seperti Gambar 3. Dari Gambar 3 diketahui bahwa K I = 6 untuk jumlah makmum dari K I di first tier dan K I = 2 untuk jumlah makmum pada lapisan second tier. Diasumkan bahwa gangguan yang terjadi lebih dari interferen dan dapat diabaikan. Sehingga /I dapat diberikan seperti persamaan (3) : = ( /) (3) Gambar. Penentuan parameter i dan j Dari Gambar diperoleh persamaan () untuk menentukan jumlah sel reuse []. N = i 2 + ij + j 2 () Sedangkan jarak minimum dari frequency reuse atau jarak reuse (D) bisa dicari dengan persamaan (2) berdasarkan Gambar 2 berikut ini [2]. D = 3 N (2) Diamana γ adalah pathloss propaga yang ditentukan dari kondi lapangan. Pada mobile radio medium, γ biasanya diasumkan bernilai 2 sampai 5. Pathloss propaga tidak boleh bernilai dibawah 2, berdasakan kondi propaga gelombang di udara[2]. Perumusan o-hannel Interference atio (I) Lapisan first Tier Dari persamaan (3) dengan berbagai kondi yang ada pada mobile station diperoleh persamaan (4) dengan asum q = D/ [3]: = ( ) (4) Perumusan I untuk berbagai kondi []:. Saat D=D2=D3=D4=D5=D6=D Gambar 2 Penentuan jarak reuse (D) = () (5)

3 = () () () (9) Gambar 4. Po mobile station pada jarak terdekat dengan pusat sel (D) 2. Saat D=D2=D-, D3=D6=D, D4=D5=D+ = (6) () Gambar 5. Po mobile station pada jarak 3. Saat D=D2=D-/2, D3=D6=D, D4=D5=D+/2 = () (7) Gambar 6. Po mobile station pada jarak /2 4. Saat D=D2=D-3*, D3=D6=D, D4=D5=D+3* = () () Gambar. Po mobile station pada jarak Lapisan Second Tier Pada lapisan second tier po mobile station tetap memiliki kondi pada jarak D,, /2, 3* dan seperti pada kasus lapisan first tier. Pada lapisan second tier ada 2 sel co-channel dimana 6 sel mempunyai jarak reuse sebesar 2D dan 6 sel yang lain berjarak,73d [4]. Sehingga mang-mang kasus mempunyai persamaan seperti yang ditunjukkan pada Tabel berikut ini. Tabel. Perumusan o-hannel Interference atio untuk lapisan second tier. Permasalahan Perumusan /I /6*(2D/) γ + 6 (.73D/) //2*(2*(q-/4) γ + (2*q) γ + (2*(q+/4)) γ + (.73*(q- /4) γ + (.73*q) γ + (.73*(q+/4)) -γ ) /2 //2*(2*(q-/2) γ +(2*q) γ +(2*(q+/2)) -γ )+ (.73*(q-/2) γ +(.73*q) γ +(.73*(q+/2)) -γ ) 3* //2*(2*(q-3/4) γ +(2*q) γ +(2*(q+3/4)) -γ )+ (.73*(q-3/4) γ +(.73*q) γ +(.73*(q+3/4)) -γ ) //2*(2*(q-) γ +(2*q) γ +(2*(q+)) -γ )+ (.73*(q-) γ +(.73*q) γ +(.73*(q+)) -γ ) 4. Analisa 4. Perubahan Nilai Pathloss Exponent (γ) Gambar 7. Po mobile station pada jarak 3* 5. Saat D=D2=D-, D3=D6=D, D4=D5=D+ (Kasus Terburuk) Pada proyek akhir ini dilakukan analisa untuk jumlah sel per cluster (N) sama dengan 7 dengan varia jarak mobile station pada daerah urban dan sub-urban. Analisa yang pertama adalah berdasarkan perubahan nilai pathloss eksponen mulai dari 2 sampai 5 [4]. Pada permasalah ini diketahui bahwa nilai co-channel interference ratio (I) akan naik

4 secara eksponenal berdasarkan perubahan nilai pathloss seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9. nilai /I dalam db Po MS di semua kondi /2 3* nilai pathloss Gambar 9. Grafik Nilai I Lapisan First Tier pada Daerah Urban dengan =4,2 Km Dari Gambar 9 diatas bisa diketahui bahwa pada saat nilai pathloss (γ) sama dengan 2 diperoleh nilai I= -9,2 db, kemudian pada saat γ=2,5 nilai I=9,62 db. Sedangkan pada saat penggunaan γ=3 dan γ=3,5 berturut-turut diperoleh hal -9,96 db dan -20,30 db, kemudian dinaikkan lagi nilai γ menjadi 4 dan 4,5 nilai I yang diperoleh adalah - 20,64 db untuk γ= 4 dan -20,99 db untuk γ=4,5, untuk nilai pathloss yang terakhir adalah γ=5 diperoleh nilai I sebesar -2,33 db. Dengan demikian dapat diketahui bahwa nilai I yang dihalkan memiliki selih sebesar 0,34 db untuk mang-mang rentang kenaikan yang digunakan, hal ini karena penggunaan nilai pathloss exponent dengan rentang nilai kenaikan yang sama seperti yang ditunjukkan pada Tabel. Tabel. Nilai o-hannel interference ratio lapisan first tier daerah urban dengan =4,2 Km γ =2 γ =2.5 γ =3 γ = / * Tabel. (Lanjutan) γ =4 γ =4.5 γ = / * Perbandingan Nilai Lapisan First Tier dan Second Tier Perhitungan nilai o-hannel Interference atio (I) dilakukan pada lapisan first tier dan second tier pada mang-mang daerah urban dan sub-urban. Gambar 0 dan Gambar menunjukkan hal perhitungan nilai I pada daerah urban, dari Gambar 0 dan Gambar bisa diketahui bahwa nilai I antara lapisan first tier dan second tier mempunyai perbedaan yang sangat jauh yaitu pada lapisan first tier nilai I terbesar ada pada kondi dimana mobile station berjarak dari pusat sel, nilai I yang diperoleh mencapai -5,39 db, sedangkan nilai I pada lapisan second tier memiliki nilai terbesar pada kondi mobile station saat jarak terjauh dari pusat sel dengan nilai I sebesar db. Pada stem DMA nilai interferen yang disarankan agar tidak terjadi proses handoff adalah sebesar 0 db sampai -5 db [4]. Tabel 2 merupakan nilai hal co-channel interference ratio pada lapisan first tier sedangkan Tabel 3 merupakan nilai co-channel pada lapisan second tier. nilai /I dalam db /2 3* Po MS di semua kondi nilai pathloss Gambar 0. Grafik Nilai I Lapisan first tier daerah urban dengan =5,2 Km Tabel 2. Nilai I lapisan first tier daerah urban dengan =5,2 Km s γ =2 γ =2.5 γ =3 γ =3.5 i /

5 3* Tabel 2. (Lanjutan) γ =4 γ =4.5 γ = / * nilai /I dalam db Po MS di semua kondi /2 3* nilai pathloss Gambar. Grafik Nilai I Lapisan first tier daerah urban dengan =5,2 Km Tabel 3. Nilai /I (db) Pada Lapisan Second tier Daerah Urban dengan =5.2 Km Kond γ =2 γ =2.5 γ =3 γ =3.5 i / * Tabel 3. (Lanjutan) γ =4 γ =4.5 γ = / * Nilai I pada Daerah Urban dan Sub- Urban Pada proyek akhir ini ada dua tipe daerah yang dihitung dan diamati nilai co-channel interference rationya, yaitu daerah urban dan daerah sub urban. Mang-mang daerah dibedakan dengan penggunaan radius selnya (). Pada daerah urban digunakan radius () sebesar 0,7 Km sampai 5 Km, sedangakan daerah sub urban memiliki nilai radius yang lebih besar yaitu,2 Km sampai 3 Km [2]. Hal perhitungan nilai I ditununjukkan pada Gambar 2 untuk daerah urban dan Gambar 3 untuk daerah sub urban. nilai /I dalam db nilai /I dalam db nilai radius Nilai I untuk Semua dalam db Fung Jarak /2 3* Gambar 2. Grafik nilai I Daerah urban dengan γ=2. Nilai I untuk Semua dalam db Fung Jarak /2 3* nilai radius Gambar 3. Grafik Nilai I Daerah Sub- Urban dengan γ=2 Dari Gambar 2 dan Gambar 3 bisa diketahui bahwa nilai I yang ada pada daerah urban lebih besar dibandingkan dengan daerah sub urban. Hal ini disebabkan karena daerah urban merupakan daerah perkotaan dengan trafik pengguna cukup besar sehingga jarak pengulangan frekuen menjadi berdekatan. Sedangkan daerah sub-urban merupakan daerah pinggiran kota dengan mobilitas pengguna yang rendah, sehingga pancaran nyal cukup kuat dengan jangkauan yang cukup jauh. Pada daerah urban nilai I yang diperoleh adalah sebesar -53,7 db pada radius 0,7 Km dan terus menurun dengan

6 semakin besarnya radius yang digunakan. Sehingga pada daerah sub-urban diperoleh nilai I yang lebih kecil yaitu -44,3 db dengan radius sel,2 Km. Hal nilai I pada daerah urban bisa dilihat pada Tabel 4 dan Tabel 5 untuk daerah sub-urban. Tabel 4. Nilai I Daerah Urban Dengan γ=2 =0.7 =.2 =.7 =2.2 = / * Tabel 4. (Lanjutan) =3.2 =3.7 =4.2 =4.7 = / * Tabel 5. Nilai Ir Daerah Sub-Urban dengan γ=2 =.2 =.7 =2.2 =2.7 = / * Tabel 5. (Lanjutan) =3.7 =4.2 =4.7 = / * Kempulan Berdasarkan hal perhitungan dan analisa data dapat dimpulkan bahwa :. Nilai o-hannel Interference atio (I) dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu : adius sel, pathloss eksponen, po mobile station dan lapisan sel co-channel. 2. Perubahan po mobile station mempengaruhi nilai I yang dihalkan, dimana semakin jauh mobile station dari pusat sel maka semakin besar pula nilai I yang diperoleh 3. Pada lapisan second tier nilai I yang diperoleh lebih besar dibandingkan dengan lapisan first tier hal ini disebabkan karena pada lapisan second tier mempunyai sel co-channel 2X lebih besar dari jarak sel co-channel pada lapisan first tier. 4. Daerah urban dengan radius sel mulai 0,7 Km sampai 5 Km mempunyai nilai I yang lebih besar dibandingkan dengan nilai I pada daerah Sub-urban dikarenakan pada daerah urban jarak sel reuse yang cukup dekat, dibandingkan dengan daerah sub-urban yang menggunakan radius sebesar,2 Km sampai 3 Km. 5. Nilai Pathloss juga mempengaruhi besarnya nilai I, semakin besar pathloss maka semakin besar interferen yang ditimbulakan. 6. Pada stem DMA nilai interferen minimum dibata pada 0 db sampai -5 db agar tidak muncul parameter handoff, sedangkan untuk peningkatan performan stem nilai yang disarankan adalah db. 6. Daftar Pustaka [] Santosh Kumar, S.. Sharma, Sandip Vijay, Shanhnawas Husain, Optimization of o- hannel Interference atio (I) for Omni- Directional Antenna in Mobile omputing, International Journal Of ecent Trends Engineering. Vol., No. 2, May 2009 [2] Setiawan Aksto, Peningkatan Kapatas Sel DMA dengan Menggunakan Metode Parti Sel, Jurusan Teknik Elektro, Univertas Diponegoro, [3] Dr. Wajih A. Abu Al Saud, Frequency euse oncept, EE 499:Wireless & Mobile omunications (02) [4] U. M. Maurer, Secret key agreement by public discusons from common informations. IEEE Transactions on Informations Theory, Vol. 39, No. 3, pp , 993. [5] El-Jaafreh Yousef G, o-hannel and Adjacent hannel Intereference alculations in eluller ommunications System, J King Saud Univ, Vol. 2, Eng. Sci. (), pp 53-6 (A.H.420/2000)