BAB II TEORI DASAR. dimana : λ = jumlah panggilan yang datang (panggilan/jam) t h = waktu pendudukan rata-rata (jam/panggilan)

Transkripsi

1 BAB II TEORI DASAR II.1 Teori Trafik Secara sederhana trafik dapat di artikan sebagai pemakai. Pemakaian yang diukur dengan waktu (berapa lama, kapan), yang tentunya dikaitkan dengan apa yang dipakai dan darimana, kemana. Dalam sistem telepon, permintaan/panggilan yang datang biasanya tak dapat ditentukan terlebih dahulu tentang kapan dan berapa lama suatu pembicaraan telepon berlangsung atau berapa lama suatu perlengkapan/saluran diduduki. Nilai trafik dari suatu berkas saluran adalah banyaknya (lamanya) waktu pendudukan yang di olah oleh berkas saluran tersebut. Pada perencanaan suatu sistem seluler, kita perlu mengetahui besarnya intensitas trafik yang dapat ditawarkan pelanggan. Intensitas trafik (E) dapat dihitung sebagai berikut : E = λ. t h Erlang (Danish Mathematician), dimana : λ = jumlah panggilan yang datang (panggilan/jam) t h = waktu pendudukan rata-rata (jam/panggilan) II.2 Karakteristik Trafik Mobil Karakteristik pada trafik sistem komunikasi bergerak adalah sebagai berikut : Pada telepon seluler jumlah trafik rata-rata setiap user adalah me. Pengukuran trafik ini dilakukan pada jam sibuk. Secara umum jam sibuk berlaku dari jam sampai dengan Dalam konteks ini jam tidak berarti 60 menit tetapi berarti periode 18

2 Kenaikan tiap user lambat User lebih lama menggunakan telepon dalam keadaan diam daripada bergerak Distribusi Erlang yang digunakan pada trafik ini adalah erlang B atau di sebut juga disebut juga distribusi Poisson, dimana : Kedatangan panggilan yang acak ( random arrival ) dengan rate rata-rata datangnya panggilan = a ( konstan/tetap, tak tergantung jumlah pendudukan yang ada) karena jumlah sumber panggilan tak terhingga (besar) Jumlah saluran (rangkaian) yang menampung/melayani tak terhingga/besar swehingga panggilan yang dating selalu dapat dilayani oleh saluran-saluran tersebut, dan pola pendudukannya punya distribusi eksponensial negative) Dalam penghitungan jumlah user dan karakteristik trafik di CDMA x dapat kita pergunakan beberapa parameter dibawah sebagai berikut : a. Penentuan jumlah trafik untuk user yang mempergunakan voice : A voice = BHCA h α s Pv 3600 erlang Dimana : A voice BHCA : Offered traffic layanan suara (erlang) : Rata-rata usaha yang dilakukan pelanggan untuk melakukan panggilan selama jam sibuk (call/busy Hour/subs) h αs Pv : rata-rata lamanya sebuah panggilan (second) : rata-rata waktu efektif yang digunakan untuk melakukan suatu panggilan : Jumlah pelanggan layanan suara Kemudian dengan menggunakan table Erlang B dapat diketahui jumlah kanal yang dapat menampung intensitas trafik tersebut sehingga dapat diketahui offered traffic untuk layanan suara : Offered Trafic suara = N x Rv bps Dimana : 19

3 N Rv : jumlah Kanal : data rate layanan suara b. Penentuan jumlah trafik untuk user yang mempergunakan data : Offered Traffic data = Apelanggan. throughput bps Dimana : Throughput Apelanggan Sehingga : rata-rata jumlah byte yang dibutuhkan oleh setiap pelanggan selama jam sibuk (byte/bh/subs) : rata-rata trafik pelanggan pada jam sibuk : Atotal = Avoice + Adata II.3 Perhitungan Kapasitas Sel Pada CDMA x berbeda konsepnya dengan GSM dimana pada GSM antara kanal trafiknya untuk arah dari BTS ke MS atau sebaliknya dalam kanal yang sama sedangkan pada CDMA akan berlaku sebaliknya dimana kanal arah BTS ke MS (link Forward) dan arah dari MS ke BTS (link reserve) akan dibedakan yang berarti kualitasnya juga akan berbeda. II.3.1 Jumlah dan Ukuran Sel Jumlah sel ditentukan oleh kapasitas sel dan jumlah trafik yang dibutuhkan, yang kemudian dapat dihitung dengan persamaan : sel = Total offered traffic Total offered Trafficsel Luas sel dapat dihitung dengan membagi luas area layanan dengan jumlah sel yang telah dihitung. Kemudian jari-jari sel dapat dihitung dengan persamaan. R sel = Luas Sel 2,59 Rsel :jari-jari sel 20

4 II.3.2 Model Propagasi Okumura-Hatta Model propagasi ini memiliki ruang lingkup yang luas dimana kondisi yang dimungkinkan untuk daerah sub urban ini adalah : a. Frekuensi kerja antara 100 MHz sampai dengan 3000 MHz b. Jarak antara BTS dengan MS adalah 1 Km sampai dengan 100 Km c. Permukaan tanah yang berbeda d. Tinggi antenna BTS 20 m sampai dengan 1000m ( h TX ) e. Tinggi MS antara 1 m sampai dengan 10 m (h RX ) f. Merupakan daerah campuran antara bisnis dan pemukiman dengan rata-rata tingkat bangunan sampai 5 tingkat (untuk sub urban) Untuk persamaan rugi-rugi redaman dapat kita tuliskan sebagai berikut : Lp(dB) = 10 Log gt + 10 Log gr 20 Log f MHZ 20 Log dkm 32,44 Dengan : gt = gain pemancar gr = gain di sisi penerima f = frekuensi kerja d = jarak antara user dan pamancar (Km) Model ini oleh Hatta dikembangkan dengan asumsi pada daerah dengan profile geografis datar sehingga persamaannya menjadi : L urban (db) = 69, ,16 Log f MHZ 13,82Logh TX a (h RX )+(44,9-6,55log h TX ) Log d km Dimana : 150 fmhz ( Pendekatan dari frekuensi kerja yang digunakan) 21

5 1 dkm ( Pendekatan jarak antara user dan pemancar) 30 h TX ( Pendekatan ketinggian dari pemancar BTS ) 1 h RX 10...( Pendekatan ketinggian penerima mobile station) Sedangkan faktor koreksi untuk MS a (h TX ) untuk kota sedang dan kota kecil adalah : A(h RX ) = (1,1 Log f MHZ 0,7)h MS 1,56 Log f MHZ + 0,8 Sedangkan untuk kota besar adalah sebagai berikut : A(h RX ) = 8,29 (log1,54 h 3,2 (log11,75 h RX RX 2 ) -1,1...f 200 MHZ 2 ) - 4,97...f 400MHZ Sehingga persamaan empiris ini untuk daerah sub urban dan ruralnya dapat di dekati dengan persamaan berikut ini : f L suburban (db) = L urban 2 log c 5, 4 28 L rural (db) = L urban 4,7 (log fc) 2 18,33 log fc 40,98 2 Pada sistem penerima berlaku bahwa daya minimum yang bisa diterima oleh sistem adalah : P th (dbm) = (Eb/No) reg (db) + 10 log BR + No (dbm/hz) No (dbw) = -204 (dbw) + 10 log F Untuk bit rate dapat diketahui bahwa CDMA x dapat mencapai bit rate 153,6 kbps, sedangkan Eb/No bisa ditentukan dengan menggunakan grafik BER Vs Eb/No dengan modulasi Orthogonal QPSK atau bisa dicari dengan menggunakan persamaan berikut atau didasarkan atas spesifikasi perangkat dari vendor. Eb ( db) = Pr x( db) No( db) 10 log BR No 22

6 Eb/No adalah harga energi per bit terhadap noise spectral density. Semakin besar Eb/No maka kualitas transmisi akan semakin baik. Dimana, P RX (db) = 10 log P t L t (db) FM (db) Dengan P RX = Daya yang di terima oleh ms L t P t = Redaman total = daya pancar BTS FM = Fading Margin L t (db) = Lp (db) Gt(dB) Gr(dB) + Lf (db) + Lc (db) + Ld (db) Dengan Lf = Loss Feeder Lc = Loss combiner Ld = Loss duplexer Sehingga didapatkan persamaan : P RX (db) = 10log P t L p (db) + Gt(dB) + Gr(dB) Lf(dB) Lc(dB)- Ld(dB)-FM (db) Dengan, No(db) = lof F ; F = Noise figure Sehingga Eb/No didapatkan : (Eb/No) = 10logPt Lf(dB) + Gt(dB) + Gr(dB) Lf (db) Lc(dB)- Ld(dB)- FM(dB) log F 10log BR II.4 Perhitungan Link Budget - Daya transmisi rata-rata per kanal trafik P TX (dbm) merupakan daya pancar maksimum kanal trafik yang dipancarkan, diperoleh dengan persamaan : P txbts = L p-uplink + L feeder G BTS G MS + Sensitiv MS + M fade + I M + L pnet - Rugi-rugi kabel, konektor, kombiner L TX Merupakan rugi-rugi pada sistem pemancar yang bisa dilihat pada spesifikasi perangkat BTS pada lampiran 23

7 - Daya ERP perkanal trafik P ERP merupakan jumlah daya output pemancar yang dipengaruhi dengan gain dan rugi-rugi pada arah maksimum P ERP = P TX + G TX L TX - Loss Penetrasi Adalah rugi-rugi yang disebabkan oleh keadaan geografis seperti jalan, gedung,kendaraan - Pembebanan sistem η Adalah pembebanan maksimum yang diperbolehkan pada sistem yaitu mencapai 60% - Interferensi Margin I m Merupakan fungsi pembebanan pada carrier CDMA dimana : 1 I m = 10log 1 η - Sensitivitas penerima Merupakan kuat sinyal minimum yang dapat diterima sistem, dimana : Sensitivitas ms = ktb (B/R) + NF + (Eb/No) + Im Sensitivitas ms = -134,1 + NF + (Eb/No)(untuk data 9600) - Gain Diversity Ini merupakan toleransi untuk penggunaan diversitas antenna dengan penambahan gain sebanyak 3dB - Fading Margin Merupakan selisih antara kuat daya rata-rata yang diterima dengan kuat sinyal threshold nya minimum penerima - Gain Soft hand off Keadaan dimana pada suatu saat akan hand off, user dilayani oleh lebih dari dua BTS sehingga kuat daya yang diterima juga bertambah - Rugi redaman lintasan maksimum Merupakan redaman total lintasan yang dilalui antara MS dengan BTS L p = P ERP + G RX L RX P RX_sensitivity + G DIV FM + G SHO L pent - Perkiraan radius sel 24

8 d = exp -1 L hatta pathloss_slope Redaman max - II.5 Perhitungan Link Budget pada sisi kanal II.5.1 Pada kanal Maju 1. ERP kanal trafik/pelanggan : Pada spesifikasi BTS dimana dalam 1 BTS (3 FA) maka akan didapatkan Mtotal = M (1+ η ) Dengan η = Presentasi load overheadnya yaitu sebesar 45% M = Jumlah Kanal Trafik Mtotal = Jumlah user maksimumnya Sehingga daya nya : P P trafik ( trafik / user) = = Ptrafik 10logα M total. α 10log M α= faktor aktivitas kanal (0,4 untuk suara dan 1 untuk data ) 2. Total gain dan loss Gain Loss = G ms + G bs +G SHO +G DIV -L feed -L body -L pnet -FM-L p 3. Daya terima pada sisi user: P rtotal = P total +GL P rpilot = P pilot + GL = 6,546 + (-134,96) = dbm P (trafik/user) = P (trafik/user) + GL =15,88 +(-134,96) = -119,08 dbm P rsynch = P synch + GL = 0, (-134,96) = -144,305 dbm P rpaging = P rpaging + GL = 3, (-134,96) = -131,905 dbm 4. Interferensi dari user dengan sel yang sama I sc (pada kanal pilot) I sc = 10 log (10 0,1Prtotal 10 0,1Prpilot )-10 log B w 5. Interferensi dari user dari sel yang berbeda I oc (pada kanal pilot) I oc = I sc + 10 log 1 fr total 1 ; fr = faktor frekuensi re-use yang bernilai 65% 25

9 6. Total Interferensi I ch (pada kanal pilot) I ch = 10 log (10 0,1Isc ,1Ioc ) 7. Thermal Noise BTS didefinisikan dengan : No = 10 log (290.k) + NF BTS + 30 ; K = Konstanta Boltzman (1,38x10-23 ) 8. Rasio Sinyal dan interferensinya : ( Eb ) It rec, pilot ( Eb ) rec, paging It = P r,pilot 10log B w 10log (10 0,1No ,1 Ipilot ) = P r,paging -10logR paging -10log(10 0,1No +10 0,1Ipaging ) ( Eb ) rec, synch It = P r,synch -10logR synch -10log(10 0,1No +10 0,1Isynch ) ( Eb ) rec, trafik It = P r,trafik 10logR trafik -10log(10 0,1No +10 0,1Itrafik ) Parameter Margin yang didapatkan : Ec Ec = 30,425-7 =23,425dB It It M pilot = M trafik = ( ) ( rec )sp Eb Eb = 16,21 7 = 9,21 db It It M synch = ( ) ( rec )sp Eb Eb = 9,838 7 = 2,838 db It It M paging = ( ) ( rec )sp Hasil yang didapatkan harus bernilai positif yang berarti plan tersebut sudah benar dan parameternya bisa diaplikasikan. II.5.2 Pada Kanal Mundur Pada arah balik ini (reverse link), akan memberikan hasil sebagai berikut : 1. Penguatan Daya pada MS : P MS = P ERP L MS -G MS 2. Daya yang diterima oleh user : P r,bts = P ERP + L p +G BTS -LBTS-I m 3. Interferensi user pada sisi BTS : I sc = P r,bts + 10 Log (N-1)+10logα 10 log B w N= Jumlah kanal trafik per sector per BTS 26