BAB III PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

Transkripsi

1 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 18 BAB III PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 3.1 Konsep Perencanaan Sistem Seluler Implementasi suatu jaringan telekomunikasi di suatu wilayah disamping berhadapan dengan regulasi telekomunikasi, juga akan berhadapan dengan situasi pasar yang harus dipelajari dengan seksama untuk mengantisipasi berbagai kemungkinan. Di bawah ini adalah 3 tugas besar yang harus dikerjakan seorang analis pasar. 1. Prediksi gross income (pendapatan kasar) Berbagai upaya dapat dilakukan untuk meneliti gross income, diantaranya adalah penelitian populasi penduduk, rata-rata income, tipe-tipe bisnis yang berkembang, dan lain sebagainya. 2. Pengenalan kompetitor Salah satu cara untuk memastikan adanya peluang adalah mengetahui situasi kompetitor yang ada. Dalam hal ini bisa dilihat cakupan dari kompetitor, performansi sistem, dan jumlah pelanggan. 3. Keputusan cakupan geografis Keputusan cakupan geografis meliputi tentang daerah geografi yang dicakup sistem yang diinginkan serta jenis layanan yang cocok untuk daerah tersebut. Hal tersebut harus dijawab untuk kemudian diteruskan pada bagian teknik.

2 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 19 Gambar 3.1 Siklus Perencanaan Sistem Seluler 3.2 Tujuan Perencanaan Sistem Seluler Perencanaan jaringan dimulai dari alokasi lebar pita frekuensi yang diberikan pemerintah kepada suatu operator seluler. Alokasi lebar pita frekuensi inilah yang digunakan oleh operator untuk memberikan layanan komunikasi dengan kualitas komunikasi yang sebaik-baiknya dan untuk sebanyak-banyaknya user. Gambar 3.2 Tujuan Perencanaan Sistem Seluler

3 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 20 Adapun diagram alir perencanaan sel dapat diilustrasikan seperti Gambar 3.3 berikut. Gambar 3.3 Diagram Alir Perencanaan Sel 3.3 Kapasitas Jaringan ( Traffic Demand ) Analisis statistik pertumbuhan pelanggan diperlukan untuk estimasi jumlah pelanggan pada waktu-waktu mendatang. Ukuran sel yang kita rancang, harus mampu melayani sejumlah user yang diprediksikan pada suatu daerah (traffic demand). Traffic Demand selalu dihitung sampai beberapa tahun ke depan (5 tahun, 10 tahun, dan seterusnya ) untuk mengamankan investasi dan bergantung juga dari prospek bisnis serta efisiensi yang berkaitan dengan laju perkembangan teknologi. Umumnya untuk penentuan lokasi dan jaringan fixed kabel (jika ada) akan direncanakan untuk waktu yang lebih panjang dibandingkan dengan jaringan perangkat radionya.

4 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 21 A TOT = Jumlah estimasi user x Traffic rata-rata per user (1) Kapasitas jaringan akan bergantung pada lebar pita (bandwidth) yang diberikan dan efisiensi spektral komunikasi yang bersangkutan yang akan diimplementasikan. Jumlah user yang bisa dilayani tiap sel untuk bandwidth tertentu yang dialokasikan dapat didefinisikan sebagai berikut. BW BW yangdialokasikan Jumlah user serentak / 1kanal RF N (2) K 1kanalRF Keterangan : N = Jumlah user yang bisa dilayani tiap sel BW yang dialokasikan =... BW 1 kanal RF =... 1 kanal RF =... K = Ukuran cluster Jumlah Sel Jumlah sel yang dibutuhkan di suatu daerah bergantung pada traffic demand di daerah tersebut. Dalam hal ini semakin besar traffic demand akan semakin banyak sel yang dibutuhkan. Selain itu, jumlah sel juga bergantung pada kapasitas Erlang tiap sel dengan suatu hubungan sebagai berikut. TOT SEL (3) A A Keterangan : A TOT A SEL SEL = Jumlah traffic total di suatu wilayah = Kapasitas Erlang tiap sel (bergantung pada efisiensi spektral siskomber yang dimplementasikan)

5 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA Luas Sel Luas sel adalah luas daerah pelayanan dibagi dengan jumlah sel yang terhitung dari bagian sebelumnya. Luas daerah SEL LSEL (4) Jari-Jari Sel Jari-jari sel dapat dihitung dari pengertian bahwa untuk sel heksagonal di ketahui hubungan sebagai berikut. LSEL R R 2 2,6 sehingga 2 L SEL (5) 2,6 Perencanaan daya yang kemudian akan dilakukan harus dapat menjangkau sejarak jari-jari sel tersebut dengan kualitas sinyal tertentu yang bergantung pada ambang batas yang disyaratkan. Untuk daerah dengan distribusi traffic non-uniform (kondisi umum), daerah pelayanan akan diklasifikasikan berdasarkan kepadatan user. Sehingga ukuran sel untuk masing-masing daerah klasifikasi tersebut akan berbeda. Gambar 3.4 Pemetaan Sel

6 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA Coverage Salah satu tujuan perencanaan jaringan komunikasi bergerak wireless adalah memberikan layanan komunikasi pada cakupan (coverage) yang sudah ditentukan. Cakupan yang ditentukan bergantung pada kapasitas yang hendak dicapai, seperti yang sudah dibahas pada bagian sebelumnya. Pembahasan topik coverage akan dimulai dari pertanyaan tentang daya pancar yang diperlukan untuk menjangkau sisi terluar sel. Pertanyaan ini akan dijawab melalui perhitungan link budget. Perhitungan link budget mengharuskan seorang engineer untuk mengetahui berbagai redaman, loss, margin, serta gain-gain sepanjang lintasan daya untuk komunikasi uplink dan downlink. Secara prinsip, daya yang ada di penerima harus selalu lebih besar atau sama dengan level daya ambang yang telah disyaratkan. Gain antena Tx (db) Tx EIRP per traffic channel (dbm) max Tx power per traffic channel, Pt (dbm) Loss Propagasi (db) Loss kabel, konektor, dan combiner (db) Gain antena Rx (db) Loss kabel, konektor, dan filter (db) Fading Margin (db) Sensitivitas Receiver (dbm) Receiced Signal Power (dbm) Daya input ke receiver (dbm) C/No Spectral Noise Figure Noise power spectral density, No (dbm/hz) Efective noise power spectral density Gambar 3.5 Diagram Level

7 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 24 Adapun tugas engineer adalah merencanakan (1) berapa daya yang dipancarkan, (2) berapa margin yang diperlukan untuk mengakomodasikan terjadinya fading dan interferensi, dan (3) mengestimasi loss propagasi sejarak jari-jari sel. Perhitungan yang semakin akurat akan semakin baik disebabkan karena perhitungan link budget berkaitan dengan kelas-kelas daya dari perangkat sistem yang direncanakan. 3.5 Kualitas Jaringan Kualitas sistem seluler ditunjukkan oleh parameter BER (Bit Error Rate), availabilitas cakupan, dan probabilitas blocking. Desain pertama jaringan selular adalah berdasarkan traffic yang ingin dicapai, dalam hal ini mengacu pada probabilitas blocking. Untuk parameter kualitas berikutnya, BER akan berkorelasi dengan threshold, dan availability berkorelasi dengan margin fading yang diberikan. Pemilihan perangkat RF juga menempati posisi penting dalam hal memperbaiki kinerja sistem dengan jalan memperkecil Noise Figure perangkat RF. F S F 1 F 2 G 1 F 3 G1G 2 F 1 4 G1G2G (6) 3.6 Perencanaan Sistem Seluler di Kabupaten Sidoarjo Untuk perancangan ini saya mengambil 3 kecamatan di Kabupaten Sidoarjo, yaitu : 1. Kecamatan Sidoarjo 2. Kecamatan Wonoayu 3. Kecamatan Krian

8 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 25 Gambar 3.6 Peta Administrasi Kabupaten Sidoarjo

9 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 26 Gambar 3.7 Diagram Alur Perencanaan Sel

10 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 27 Adapun peta geografis di Kecamatan Sidoarjo, Wonoayu, dan Krian adalah sebagai berikut. Gambar 3.8 Peta Geografis Kecamatan Sidoarjo, Wonoayu, dan Krian Data-data yang diketahui adalah sebagai berikut : Luas daerah = 65 km 2 BW alokasi BW RF = 10 MHz = 200 KHz Cluster = 3 Traffic per user = 30 me Jumlah user / kanal = 8 Jumlah kanal [(BW/200KHz) x (8/cluster)] = 133,33... = 133 ch GOS = 2% Dengan menggunakan Tabel Erlang B bisa diperoleh: A sel = 120,12 E Jumlah penduduk (3 kecamatan) = jiwa (tahun 2012)

11 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 28 Tabel 3.1 Data Penduduk Berdasarkan Usia Usia Persentase Populasi 0 14 tahun 30% tahun 53% > 55 tahun 17% Estimasi user = Persentase populasi usia tahun x jumlah penduduk = 53% x jiwa = jiwa U 0 = 33% x jiwa = jiwa Fp = 0,4% U 1 n n 0 F p U (7) Keterangan : U n U 0 n = Jumlah pelanggan seluler pada tahun prediksi (1, 2, dan 3 tahun) = Jumlah user saat perencanaan (total penduduk usia tahun) = Jumlah tahun prediksi (1, 2, dan 3 tahun) F p = Faktor pertumbuhan pelanggan (0,4) Tahun Pertama U 1 n n 0 F p U = (1 + 0,4) 1 = jiwa

12 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 29 Tahun Kedua U 1 n n 0 F p U = (1 + 0,4) 2 = jiwa Tahun Ketiga U 1 n n 0 F p U = (1 + 0,4) 3 = jiwa Tabel 3.2 Estimasi Jumlah Pelanggan Tahun ke- Tahun Prediksi Estimasi User Tersedia Pelanggan (jiwa) Handset (jiwa) % % % % Berikut ilustrasi untuk pemetaan wilayah. Gambar 3.9 Pemetaan Wilayah

13 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 30 Tabel 3.3 Data Daerah Pendefinisian Wilayah Daerah Jenis Wilayah Definisi Area Luas Wilayah Persebaran Penduduk 1 Urban Perumahan, rumah, pasar, perkantoran, mall, 21 km 2 32% sekolah, rumah sakit 2 Open Area Persawahan 8 km 2 8% 3 Sub-Urban 1 Rumah, sekolah, pasar, mini market 7 km 2 24% 4 Rural Rumah, pasar, sekolah 18 km 2 16% 5 Sub-Urban 2 Rumah, sekolah, pasar, mini market 11 km 2 20% Perancangan ini akan dilakukan dengan menggunakan beberapa asumsi, antara lain : 1. Hanya usia tahun yang memiliki handset. Selain itu dianggap belum terdapat traffic komunikasi seluler di Kabupaten Sidoarjo 2. Market Distribusion pada daerah perancangan adalah sebagai berikut : Urban : 32 % Open Area : 8 % Sub Urban 1 : 24 % Rural : 16 % Sub Urban 2 : 20 %

14 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 31 Tabel 3.4 Jumlah Pelanggan di Setiap Daerah Tahun Jumlah Pelanggan Ke-3 I II III IV V % 32 % 8 % 24 % 16 % 20 % Jumlah a. Daerah I (Urban Area) Daerah urban (daerah I) meliputi perumahan, rumah, pasar, perkantoran, mall, sekolah, dan rumah sakit. Dari data pada daerah I diperoleh : Jumlah user = Luas daerah = 21 km 2 Kepadatan = / 21 = 976 user/km 2 b. Daerah II (Open Area) Daerah open (daerah II) meliputi persawahan. Dari data pada daerah II diperoleh : Jumlah user = Luas daerah = 8 km 2 Kepadatan = 5.127/ 8 = 640 user/km 2 c. Daerah III (Sub-Urban 1) Daerah sub-urban 1 (daerah III) meliputi perkantoran, rumah, dan sekolah. Dari data pada daerah III diperoleh : Jumlah user = Luas daerah = 7 km 2 Kepadatan = / 7 = 2197 user/km 2 d. Daerah IV (Rural Area) Daerah rural (daerah IV) meliputi rumah, pasar, dan sekolah. Dari data pada daerah IV diperoleh : Jumlah user = Luas daerah = 18 km 2

15 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 32 Kepadatan = / 18 = 569 user/km 2 e. Daerah V (Sub-Urban 2) Daerah sub-urban 2 (daerah V) meliputi perkantoran, rumah, dan sekolah. Dari data pada daerah V diperoleh : Jumlah user = Luas daerah = 11 km 2 Kepadatan = / 11 = 1165 user/km 2 Cell Dimensioning Jumlah sel yang diperlukan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut. SEL A A TOT SEL Sedangkan luas cakupan sel dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut. LSEL Luas daerah SEL (8) (9) dan ATOT Jumlah estimasi user Traffic rata rata per user (10) Perhitungan dimensi sel tiap daerah adalah sebagai berikut. a. Daerah I (Urban Area) Jumlah sel yang dibutuhkan di daerah I dengan menggunakan satu frekuensi carrier adalah : A TOT = x 30 me = Jumlah sel = / = setara dengan 6 sel L SEL = 4.2 Km 2 Dengan radius tiap sel ( ( luas sel/2,6) ) sekitar 1.27 km

16 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 33 b. Daerah II (Open Area) Jumlah sel yang dibutuhkan di daerah II dengan menggunakan satu frekuensi carrier adalah : A TOT Jumlah sel = x 30 me = = / = 1.28 setara dengan 2 sel L SEL = 8 Km 2 Dengan radius tiap sel ( ( luas sel/2,6) ) sekitar 1.75 km c. Daerah III (Sub-Urban 1) Jumlah sel yang dibutuhkan di daerah III dengan menggunakan satu frekuensi carrier adalah : A TOT Jumlah sel = x 30 me = = / = 3.84 setara dengan 4 sel L SEL = 1.75 Km 2 Dengan radius tiap sel ( ( luas sel/2,6) ) sekitar 0.82 km d. Daerah IV (Rural Area) Jumlah sel yang dibutuhkan di daerah IV dengan menggunakan satu frekuensi carrier adalah : A TOT Jumlah sel = x 30 me = = / = 2.56 setara dengan 3 sel L SEL = 9 Km 2 Dengan radius tiap sel ( ( luas sel/2,6) ) sekitar 1.86 km e. Daerah V (Sub-Urban 2) Jumlah sel yang dibutuhkan di daerah V dengan menggunakan satu frekuensi carrier adalah : A TOT = x 30 me =

17 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 34 Jumlah sel = / = 3,20 setara dengan 4 sel L SEL = 3.6 Km 2 Dengan radius tiap sel ( ( luas sel/2,6) ) sekitar 1,17 km Gambar 3.10 Diagram Alur Power Link Budget

18 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 35 Power Link Budget Terdapat dua metode untuk menghitung power link budget, antara lain : 1. Metode Area Classes Urban, maka tinggi antena = 42 m Sub Urban, maka tinggi antena = 60 m Rural, maka tinggi antena = 72 m Open Area, maka tinggi antena = 80 m 2. Metode LOS - Frekuensi (GHz) = 895 GHz - Jarak bangunan dominan dari tengah sel (d 1 ) Urban = 0,01 km Sub-Urban = 0,03 km Rural = 0,06 km Open Area = 0,1 km - Tinggi bangunan tertinggi (h bangunan ) Urban = 20 m Sub-Urban = 13 m Rural = 8 m Open Area = 4 m - Jarak kondisi Free Space Loss (D) = 0,6 km - Tinggi MS (H rx ) = 1,7 m Berikut adalah persamaan yang digunakan untuk menghitung Fn, clearance, dan H tx bangunan. F n = 17,3 Clearance = 0,6 Fn H tx bangunan = H rx d d D 1 1 fghz x D Clearance D h d bangunan 1 H rx (11) (12) (13)

19 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 36 Tabel 3.5 Jumlah Fn, clearance, dan H tx bangunan di Setiap Daerah Urban Sub-Urban Rural Open Area F n 1,81 3,09 4,25 5,28 Clearance 1,09 1,85 2,55 3,17 H tx bangunan 21,42 m 15,55 m 11,53 m 8,26 m Gambar 3.11 Diagram Alur Path Loss Metode Okumura Hatta

20 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 37 Path Loss Metode Okumura Hatta Untuk kota kecil sampai sedang, faktor koreksi a(h tx ) diberikan oleh persamaan sebagai berikut. a h 1,1 log f 0,7h 1,56 log f 0, 8 db rx tx (14) = (1,1 log 895 0,7)1,7 (1,56 log ) db = 0,53 db L prop city = 69,55 +26,16 log f 13,83 log h tx bangunan a(h rx ) + (44,9 6,55 log h tx bangunan)* log R sel (15) (16) a. Daerah I (Urban Area) L prop city = 69,55 +26,16 log ,83 log 21,42 0,53 + (44,9 6,55 log 21,42)* log 1270 = 240,13 db L prop Max = L prop city = 240,13 db b. Daerah II (Open Area) L prop city = 69,55 +26,16 log ,83 log 8,26 0,53 + (44,9 6,55 log 8,26)* log 1750 = 259,69 db c. Daerah III (Sub-Urban 1) L prop city = 69,55 +26,16 log ,83 log 15,55 0,53 + (44,9 6,55 log 15,55)* log 820 = 237,84 db L prop Max = L prop city 2[log ( f/-28)] 2-5,4 = 227,91 db d. Daerah IV (Rural) L prop city = 69,55 +26,16 log ,83 log 11,53 0,53 + (44,9 6,55 log 11,53)* log 1860 = 255,61 db L prop Max = L prop city 4,78 * (log f) ,33 * log f 40,94 = 227,12 db

21 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 38 e. Daerah V (Sub-Urban 2) L prop city = 69,55 +26,16 log ,83 log 15,55 0,53 + (44,9 6,55 log 15,55)* log 1170 = 243,56 db L prop Max = L prop city 2[log ( f/-28)] 2-5,4 = 233,63 db Fading Margin h (probabiltas kuat sinyal di atas treshold) = 0,8 σm (standard deviasi) = 8 db error function erf = (17) = = 0,6 erf -1 = =1,67 Fading Margin FM = (- erf -1 ) * σm * (18) = - 1,67 * 8 * = -18,8938 db

22 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 39 Gambar 3.12 Diagram Alur Fading Margin Perhitungan Daya Pancar BTS Kondisi Ideal Berikut spesifikasi perangkat komunikasi radio. 1. MS Tx Power ( Pout MS ) = 33 dbm 2. MS Rx Sensitivity ( MS Sens ) = -100 dbm 3. MS Antena Gain ( GAms ) = 0 db 4. MS Feeder Loss ( Lfms ) = 2 db 5. BS Rx Sensitivity ( BTS Sens ) = -104 dbm 6. BS Antena Gain ( GAbts ) = 18 dbi 7. BS Diversity Gain ( Gdbts ) = 5 db 8. BS Duplexer Loss ( Lduplbts ) = 1 db 9. BS Connector Loss ( Lconbts ) = 2 db 10. BS Tx Filter Loss ( Lfilbts ) = 1 db 11. BS Combiner Loss ( Lcombts ) = 2 db 12. BS Slant Loss ( Lslantbts ) = 0 db 13. Margin ( M ) = 6 db

23 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 40 Pout BTS = (MS sens + BTS sens ) + (L prop Max + Lf MS + Ldupl BTS + Lcon BTS + Lfil BTS + Lcomb BTS + Lslant BTS) + Margin (19) Pout BTS = Pout MS + (MS sens - BTS sens ) - (Lfil BTS + Lslant BTS) (20) a. Daerah I (Urban Area) Pout BTS = 50,13 dbm Pout BTS = 33 + ( ) (1 + 0) = 36 dbm b. Daerah III (Sub-Urban 1) Pout BTS = 37,91 dbm Pout BTS = 33 + ( ) (1 + 0) = 36 dbm c. Daerah IV (Rural) Pout BTS = 37,12 dbm Pout BTS = 33 + ( ) (1 + 0) = 36 dbm d. Daerah V (Sub-Urban 2) Pout BTS = 43,63 dbm Pout BTS = 33 + ( ) (1 + 0) = 36 dbm Karena Pout BTS >Pout BTS maka tidak perlu dilakukan rekonfigurasi

24 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 41 Gambar 3.13 Diagram Alur Perhitungan Daya Pancar BTS

25 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 42 Untuk mengurangi interferensi co-channel, maka digunakan prinsip titling antena dengan menggunakan persamaan sebagai berikut. R tilt = H tx * tan [{arctan (R sel / H tx )} A ] ; A = 2 (21) a. Daerah I (Urban Area) R tilt Jarak aman interferensi 3K xrtilt = 412,85 m = 1238,55 m b. Daerah III (Sub-Urban 1) R tilt Jarak aman interferensi 3K xrtilt = 288,05 m = 864,16 m c. Daerah IV (Rural) R tilt Jarak aman interferensi 3K xrtilt = 279,76 m = m d. Daerah V (Sub-Urban 2) R tilt Jarak aman interferensi 3K xrtilt = 321,39 m = 964,17 m

26 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 43 Visualisasi Sel a. Daerah I (Urban Area) R heksagonal = R sel / Skala = / = 1,27 cm b. Daerah II (Open Area) R heksagonal = R sel / Skala = / = 1,75 cm c. Daerah III (Sub-Urban 1) R heksagonal = R sel / Skala = / = 0,82 cm d. Daerah IV (Rural) R heksagonal = R sel / Skala = / = 1,86 cm e. Daerah V (Sub-Urban 2) R heksagonal = R sel / Skala = / = 1,17 cm

27 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 44 Berikut adalah visualisasi sel pada peta. Gambar 3.14 Visualisasi Sel pada Peta