TEKNIK SELULER EDISI PERTAMA. Oleh : ALFIN HIKMATUROKHMAN, S T.,MT

1 TEKNIK SELULER EDISI PERTAMA Oleh : ALFIN HIKMATUROKHMAN, S T.,MT Akademi Teknik Telekomunikasi Sandhy Putra Purwokerto (Akatel Purwokerto) Jl. D.I. Panjaitan 128 Purwokerto 53147 2006

2 KATA PENGANTAR Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan rahmat-nya, sehingga buku ajar (Diktat Teknik Seluler) ini dapat diselesaikan. Diktat Teknik Seluler ini memuat materi tentang Konsep dan perkembangan Sistem Komunikasi Bergerak seluler, Arsitektur jaringan GSM, Model Prediksi redaman Propagasi,Interferensi kanal sama dan berdekatan,perkembangan Teknologi seluler dan Link budget Seluler. Setiap akhir BAB diberikan contoh soal berikut penyelesaiannya. Hal ini dimaksud, agar mahasiswa dapat dengan mudah memperluas pemahaman secara konseptual. Penulis menyadari sepenuhnya, bahwa buku ini masih jauh dari yang diharapkan. Oleh karena itu, tanggapan dan kritik yang sehat dan membangun dari para pembaca demi perbaikan Diktat ini sangat penulis harapkan. Akhirnya, kepada segala pihak yang telah membantu terselenggaranya Diktat Teknik Seluler ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih. Penulis, ALFIN HIKMATUROKHMAN, S T

3 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR 1 DAFTAR ISI 2 Bab I Global System for Mobile Communication... 7 1. Sejarah Komunikasi Bergerak... 7 2. Sejarah GSM.. 9 3. Arsitektur Jaringan GSM. 14 4. Spektrum Frekuensi GSM.. 20 5. Konsep sel pada GSM... 22 6. Frekuensi Reuse... 27 7. Handover Bab II Model Propagasi. 29 1. Model Propagasi Hata 2. Model Propagasi Cost 231 3. Luas Sel 4. Teknik Pemecahan sel (cell Spliting) BAB III Interferensi BAB IV Trafik Pada Teknik Seluler

4 BAB I GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATION (GSM) TUJUAN INSTRUKSIONAL UMUM : Memahami tentang Konsep Sistem Komunikasi Bergerak Seluler untuk system GSM TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS : 1. Mahasiswa dapat mengetahui tentang arsitektur jaringan GSM. 2. Mahasiswa dapat menjelaskan spektrum frekuensi dan konsep sel. 3. Mahasiswa dapat menjelaskan tentang konsep frekuensi reuse. 4. Mahasiswa memahami handover apa saja yang bisa terjadi pada Sistem Seluler GSM 1. Sejarah Komunikasi Bergerak (6) Pada awalnya komunikasi elektronik hanya dapat dihubungkan dengan menggunakan kabel (wireline), dimana diperlukan operator manual untuk melakukan suatu sambungan komunikasi yang diletakkan di sentral. Awal mula dari komunikasi elektronik yaitu pada tahun 1843, S.F.B. Morse untuk yang pertama kalinya melakukan proyek percobaan saluran telegraph di Baltimore, Washington. Pada tahun 1861, pertama kalinya dilakukan pengiriman informasi kecepatan melalui media kabel (telepon tetap/fixed) oleh Philip Reis dan dilanjutkan pada tahun 1876 oleh A.G. Bell pada saat pameran dunia di Philadelphia. Seiring dengan berkembangnya teknologi pada

5 pertengahan tahun 1920 diperkenalkan untuk pertama kalinya layanan sentral otomat. Hubungan radio digunakan pertama kali untuk komunikasi tanpa kabel (wireless) pada akhir abad ke 19. Pada tahun 1873 J.C. Maxwell menemukan teori gelombang elektomagnetik. Pada tahun 1887 H. Hertz melakukan proyek percobaan untuk mengetahui adanya gelombang elektromagnetik. Pada tahun 1895 A. Popow pertama kalinya digunakan antena penerima untuk laporan cuaca, pada tahun yang sama G.M Marconi melakukan pengiriman informasi tanpa kabel dengan menggunakan percikan induktor untuk membangkitkan gelombang High Frequensi (HF), data yang dikirim untuk komunikasi ini disebut dengan kode morse. Didirikannya perusahaan Telepon tanpa kabel Marconi pada tahun 1897. Pertama kalinya dilakukan uji coba pengiriman informasi melintasi samudera atlantic pada tahun 1901. Pada tahun 1903 didirikan perusahaan Deutchen Telefunken GmbH oleh AEG dan Siemens&Halkes. Pada tahun 1906 dilakukan pengiriman kecepatan dan suara, untuk pertama kalinya pada tahun 1909 dilakukan siaran radio di Caruso, New York.

6 Gambar 1.1 Sejarah Komunikasi Bergerak [Sumber : GSM Introduction, Siemens; hal.5] Terdapat dua hal prinsip dasar dari hubungan radio, yaitu : a. Hubungan Simplex Hubungan simplex ini biasanya disebut dengan hubungan satu arah (one-way). Dimana dalam hubungan simplex ini stasiun pengirim dan penerima tidak dapat digunakan dalam waktu yang bersamaan. Contoh dari penggunaan hubungan simplex ini adalah untuk siaran televisi, siaran radio (broadcast) dan walkie talkie. b. Hubungan Duplex Hubungan duplex merupakan komunikasi dua arah (two-way), dimana pengguna dapat menggunakan stasiun pengirim dan penerima dalam waktu yang bersamaan. Misalnya radio telegraph. 2. Sejarah GSM (4) Sepanjang perkembangan komunikasi seluler telah mengalami banyak kemajuan. Banyak sekali permasalahan yang telah terjadi sebelum ditetapkannya spesefikasi yang terstandarisasi. Pada tahun 1982 sebuah kelompok GSM (Groupe Special Mobile-Perancis) ditunjuk untuk mengatasi masalah tersebut, semula kelompok ini diberi nama Conference Europere des Postes et Telecomunications (CEPT). Pada tahun 1982-1985 CEPT menetapkan standart telekomunkasi digital eropa pada band frekuensi 900

7 MHz. Standart ini kemudian dikenal dengans sebutan Global System for Mobile Communication (GSM). Pada tahun 1986 dilakukan tes lapangan di Paris untuk memilih salah satu teknologi transmisi digital yang digunakan, Time Division Multiple Accses (TDMA) atau Frequency Division Multiple Accses (FDMA). Pada tahun 1987 diputuskan menggunakan teknologi Transmisi untuk GSM adalah kombinasi dari TDMA dan FDMA. Dan operator dari 12 negara bagian masuk komisi Memorandum of Understanding (MoU) untuk memperkenalkan GSM. Pada tahun 1988 CEPT mulai menghasilkan spesifikasi untuk tahaptahap implementasi dan lima negara bagian lain masuk MoU. Pada tahun 1989 ETSI mengambil tanggung jawab untuk spesifikasi GSM. Pada tahun 1990 dilakukan pembekuan spesifikasi tahap 1 untuk memperbolehkan memproduksi untuk membangun perlengkapan jaringan. Pada tahun 1991 dilakukan realisasi Standar GSM 1800 dan tambahan lampiran untuk MoU memperbolehkan negara di luar CEPT untuk masuk. Pada tahun 1992-1993, spesifikasi tahap 1 sudah lengkap. Dilakukan peluncuran pertama kali jaringan GSM tahap 1, pertama kali disetujui roaming Internasional antara Telecomm Finlandia dan Vodfone di Inggris. Australia negara bagian pertama yang bukan negara Eropa yang masuk MoU. MoU memiliki total peserta sebanyak 70 jaringan GSM diluncurkan di Norwegia, Austria, Irlandia, Hongkong dan Australia. Diluncurkannya sistem DCS 1800 di Inggris. Pada tahun 1994 MoU sudah memiliki 100 peserta dari 60 negara bagian. Sudah banyak jaringan GSM yang diluncurkan dan total nomor dari pelanggan GSM melebihi 3 juta. Pada tahun 1995 spesifikasi dari Personal Comunication Services (PCS) di kembangkan di Amerika Serikat Versi ini

8 dioperasikan pada frekuensi 1900 MHz. Pada tahun 1996, pertama kali tersedianya sistem GSM 1900. Yang sama dengan standar PCS 1900. Pada tahun 1998-1999, MoU memiliki total 253 anggota di 100 negara bagian dan lebih dari 70 juta pelanggan GSM yang tersebar di dunia. Pelanggan GSM sebesar 31 % dari pasar mobile di dunia. Jaringan GSM sekarang telah ada di 179 negara. Pada tahun 2002-2003, perluasan fungsi dari GSM untuk menggabungkan EDGE, AMR dan mendukung untuk posisi layanan-layanan yang fleksibel. Total pelanggan melebihi/diatas 1 Milyar. 3. Arsitektur Jaringan GSM Jaringan GSM diterapkan dengan membagi keseluruhan jaringan ke dalam tiga subsystem, yaitu 2) : 1. Network Switching Subsystem (NSS) Network Switching Subsystem (NSS) merupakan sebuah subsystem dari jaringan GSM yang memiliki fungsi-fungsi : a. Mengatur komunikasi antar pelanggan GSM. b. Mengatur komunikasi pelanggan GSM dengan network lain. c. Sebagai database untuk data pelanggan dan manajemen pergerakan. Untuk melaksanakan fungsi-fungsi tersebut di atas, NSS dilengkapi dengan beberapa elemen yang membentuk suatu jaringan seperti yang diperlihatkan oleh ganbar 2.2. Elemen-elemen yang terdapat di dalam NSS adalah sebagai berikut :

9 Gambar 1.2 Elemen-elemen dalam NSS 2) 1). Mobile-Services Switching Centre (MSC) MSC melaksanakan seluruh fungsi switching yang diperlukan oleh MS yang berada dalam daerahnya. MSC merupakan otak dari sistem seluler yang diinterkoneksikan ke jaringan telekomunikasi lain yang berfungsi utama : a. Routing panggilan dari/ke MS (Mobile Station). b. Sebagai gateway bagi pelanggan GSM untuk memasuki jaringan lain, seperti PSTN, ISDN, PLMN. c. Memberikan layanan teleservices dan supplementary d. Manajemen pergerakan. e. Menangani pembiayaan MS. f. Menangani fungsi-fungsi keamanan bersama-sama dengan AuC. 2). Visitor Location Register (VLR) VLR biasanya menyatu secara fisik dengan MSC. VLR merupakan database yang menyimpan semua informasi yang berkaitan dengan seorang pelanggan yang sedang melakukan roaming di area VLR yang dikendalikannya. Dengan demikian, VLR memiliki fungsi-fungsi utama, antara lain : a. Sebagai database MS temporer/sementara bagi MS yang berada di area MSC/VLR yang berkaitan. b. Mengalokasikan Mobile Station Roaming Number (MSRN) untuk MS yang berada di area MSC/VLR terkait.

10 3). Authentication Centre (AC) AC dilengkapi dengan beberapa kotak keamanan (security box) tempat authentication key dan algoritma yang diperlukan untuk membentuk parameter-parameter autentikasi disimpan. 4). Home Location Register (HLR) HLR memuat data pelanggan secara tetap, fasilitas yang dimiliki pelanggan, tipe pelanggan, dan lain-lain. HLR memiliki fungsi-fungsi utama, antara lain : a. Sebagai master data base bagi MS. b. Memberikan informasi routing MS. c. Memberikan data pelanggan yang dibutuhkan oleh VLR. 5). Equipment Identity Register (EIR) EIR adalah database yang berisi informasi tentang identitas dari Mobile Equipment (IMEI, International Mobile Equipment Identity) yang terdiri dari : a. White List (MS diijinkan) b. Gray List (MS diawasi) c. Black List (MS diblok) 2. Base Station Subsystem (BSS) Base Station Subsystem merupakan suatu subsystem dari GSM yang berfungsi untuk menghubungkan pengguna mobile dengan NSS melalui radio interface. BSS mengatur cellular radio interface dan link transmisi antara elemen-elemen dalam BSS. Base station subsystem terdiri dari beberapa elemen yang membentuk suatu jaringan yang diilustrasikan pada gambar 2.3, yaitu :

11 a. Transcoder (TC) Transcoder adalah elemen BSS yang bertanggung jawab atas transcoding percakapan serta mengubah sinyal percakapan 64 kbps yang datang dari MSC menjadi sinyal 16 kbps sesuai dengan spesifikasi GSM untuk ditransmisikan melalui air interface atau sebaliknya dari BSC ke MSC yang berupa sinyal 16 kb/s menjadi 64 kb/s. Gambar 1.3.Elemen-elemen dalam BSS 2) b. Base Station Controller (BSC) BSC merupakan perangkat untuk mengatur operasional BTS-BTS yang terhubung pada jaringan BSC tersebut seperti konfigurasi BTS, monitoring alarm, dan merekam data unjuk kerja BSS. c. Base Transceiver Station (BTS) BTS adalah komponen BSS yang bertanggung jawab terhadap transmisi radio dari MS ke BSC dan sebaliknya. BTS terdiri dari BTSE (Base Transceiver Station Equipment) yang berisi unit-unit frekuensi tinggi yang disyaratkan untuk melayani satu atau beberapa sel yang dihubungkan ke Base Station Transceiver (BTS). 2. Network Management Subsystem (NMS)

12 NSS merupakan bagian jaringan yang memiliki fungsi-fungsi untuk mengatur panggilan. BSS merupakan bagian jaringan yang bertanggung jawab untuk mengatur radio path. Setiap panggilan selalu dihubungkan melalui BSS. NMS merupakan operation dan maintenance yang berhubungan dengan NSS dan BSS, yang diperlukan untuk mengatur dan mengendalikan keseluruhan jaringan serta untuk mengamati kualitas jaringan dan pelayanan yang ditawarkan ke pengguna. Mobile Station (MS) merupakan piranti yang digunakan oleh pelanggan untuk mengakses jaringan GSM. Gambar 2.1 Jaringan GSM 2) 4. Spektrum Frekuensi GSM Alokasi frekuensi GSM berada pada 890 960 MHz yang terdiri dari arah uplink yaitu spektrum frekuensi pembawa yang digunakan MS untuk mengirim informasi ke BTS, sebesar 890,2 914,8 MHz dan arah downlink yaitu spektrum frekuensi pembawa yang digunakan BTS untuk mengirim informasi ke MS, sebesar 935,2 959,8 MHz yang terdiri dari 124 kanal radio GSM yang dikenal dengan nama ARFCN (Absolut Radio Frequency Channel) dengan masingmasing kanal memiliki lebar pita 200 KHz. Setiap kanal ARFCN terdiri dari sepasang frekuensi yaitu frekuensi uplink dan downlink yang digunakan untuk mengirim dan menerima informasi secara full duplex antara MS dan BTS. Pada

13 setiap kanal ARFCN antara frekuensi uplink dan downlink dipisahkan oleh lebar pita frekuensi sebesar 45 MHz dengan tujuan untuk menghindari interferensi. Band Frekuensi yang biasanya digunakan GSM ada empat yaitu GSM 900, GSM 1800, GSM 1900 dan GSM 800. 2) 1. GSM 900 Band frekuensi asli yang dispesifikasikan untuk GSM adalah 900 MHz. Banyak jaringan GSM di dunia yang menggunakan band frekuensi ini. 2. GSM 1800 Merupakan teknologi komunikasi bergerak terbaru saat ini. GSM 1800 merupakan nama lain dari DCS (Digital Cellular System) 1800, sebuah sistem komunikasi personal ( Personal Communication Network - PCN ) dari Eropa. GSM 900 yang ada saat ini bekerja pada frekuensi 900 MHz sementara GSM 1800 menggunakan frekuensi 1800 MHz (1,8 GHz). 3. GSM 1900 PCS 1900 merupakan adaptasi GSM yang lain ke dalam band 1900 MHz. Teknik ini digunakan di Amerika Serikat di mana FCC (Federal Communication Commission). Pemisahan frekuensinya sebesar 80MHz, dan pembagian frekuensinya adalah 1850 MHz 1910 MHz untuk uplink dan 1930 MHz 1990 MHz untuk downlink. 4. GSM 800 Banyak sekali band yang mensupport dalam sistem GSM, sekarang GSM juga disupport dengan band frekuensi 800 MHz. 5. Konsep Sel pada GSM

14 Setiap jaringan telepon memerlukan struktur yang spesifik untuk rute panggilan masuk untuk koreksi sentral dan kemudian untuk ke pelaggan. Dalam jaringan bergerak, struktur ini sangat penting karena pelanggan merupakan pelanggan bergerak. Pelanggan dapat berpindah-pindah, untuk itu struktur ini sangat diperlukan untuk memonitor lokasi pelanggan tersebut. 1. Cell 4) Kata seluler berasal dari sel. Artinya satu daerah kawasan tertentu dengan daerah layanan yang luas, dibagi-bagi menjadi kawasan yang lebih kecil, dan daerah kawasan yang lebih kecil tersebut dinamakan sel. Seluler berarti membagi daerah layanan luas menjadi sel-sel tertentu. Bentuk sel ideal adalah lingkaran, yang pada umumnya menggunakan antenna pengarah omni, akan tetapi karena bentuk lingkaran mempunyai sifat tumpang tindih (ovelapping), maka digunakan bentuk sel heksagonal sebagai sel efektif, seperti terihat pada gambar 1.4 : Gambar 1.4. Cell 4) Sebuah sel adalah unit dasar dari suatu sistem seluler dan menegaskan daerah radio yang diberikan oleh suatu sistem antena BS. Beberapa sel diberikan nomor yang unik yang disebut Cell Global Identity (CGI). Di

15 dalam jaringan yang sudah lengkap yang telah mengkover seluruh negara, penomoran sel akan semakin besar. Gambar. 1.5 Cakupan sel 2) Dalam kenyataanya bentuk sel, bentuk sel itu tidak beraturan, bergantung pada lingkungan tempat sel itu berada. Untuk lebih menyederhanakan perencanaan dan perancangan sistem seluler digunakan bentuk heksagonal, karena bentuk heksagonal mendekati lingkaran yang merupakan bentuk ideal dari daerah cakupan, seperti pada gambar 1.6 :

16 Gambar 1.6 Bentuk Sel 4) Radius lingkaran sel dapat dimodifikasi dengan mengubah kuat sinyal dari stasiun pangkalan radio, yang pada umumnya dilakukan pada saat perencanaan sel. Sebagai suatu ketetapan, ukuran sel maksimum ditentukan oleh kuat daya dari stasiun mobil yang tersedia. Pada prinsipnya bentuk sel yang digunakan dalam jaringan GSM tergantung dari kondisi geografis dan dari daerah yang akan dijangkau. Tetapi untuk mempermudah perencanaan dan pertimbangan biaya yang ekonomis maka bentuk sel segi enam lebih cocok digunakan dalam jaringan GSM. Hal ini disebabkan sel segi enam memerlukan jumlah yang lebih sedikit untuk mencakup jumlah layanan dibanding bentuk sel lain. Untuk mendapatkan suatu perencanaan seluler yang optimal, maka perlu dipertimbangkan pengukuran sel yang diterapkan sesuai bentuk geografis dan kepadatan trafik. Ukuran dengan radius sel, jumlah sel yang diinginkan pelanggan, letak sel itu sendiri dibuat optimal sehingga jumlah sel yang direncanakan dapat dimanfaatkan pelanggan dengan sebaik-baiknya. Tujuannya adalah agar handover bisa berjalan dengan sempurna, trafik pelanggan yang

17 menggunakannya juga bisa disebar (load sharring traffic) dan keluasan pelanggan menggunakan jaringan juga bisa lebih optimal. 2. Cell Coverage 7) Stasiun pangkalan BTS menggunakan antena omni atau antena pengarah. Satu antena omni atau lebih yang digunakan sebagai pemancar pada satu sel horizontal, yang meliput area atau sel yang melingkar di sekeliling antena. Stasiun mobil yang berada di area ini umumnya mendapat kontak radio yang baik dengan stasiun pangkalan radio. a. Omni Cell Pada BTS dilengkapi dengan antena omni-direksional yang setiap antena meliputi area dengan sudut 360º. Umumnya antena omnidireksional digunakan pada daerah dengan kepadatan trafik yang rendah. b. Sectored Cell Stasiun pangkalan radio menggunakan tiga antena pengarah, yang setiap antena meliputi area dengan sudut 120º, ia mempunyai tiga sektor di sekelilingnya. seperti gambar 2.7 :

18 Gambar 2.7 Sectored cell 6) Tidak diperlukan harus ada tiga sektor dalam satu sel. Bergantung pada daerah liputan dan kepadatan trafik yang harus dilayani, bisa saja dua sektor dengan sudut 180º, tiga sektor dengan sudut antena 60º atau satu antena omni untuk sel yang bersangkutan, misalnya lapangan terbang, jalan higway.. Pemancar dari setiap tipe mempunyai frekuensi masing-masing. Perencanaan bentuk liputan sel sangat erat kaitannya dengan penggunaan ulang frekuensi. Bentuk heksagonal ini akan memudahkan pekerjaan secara grafis, geometris dan logical. Akan tetapi oleh karena bentuk heksagonal ini adalah bentuk tampilan fiktif yang mendekati liputan ideal, maka pada keadaan sebenarnya, hasil pengukuran di lapangan akan menentukan bentuk sel nyata yang sebenarnya. Daerah liputan menentukan level daya yang harus dipancarkan. Untuk daerah liputan yang luas dengan beban trafik yang rendah, banyaknya stasiun pangkalan radio dapat dikurangi, atau luas liputan sel dapat diperbesar. Akan tetapi, diperlukan level daya pancar yang cukup tinggi agar level sinyal penerima minimum masih dapat tetap diterima oleh stasiun mobil. Sebaliknya, stasiun mobil masih dapat mengirimkan sinyal yang dapat diterima oleh stasiun pangkalan radio yang meliputinya. Demikian pula dengan daerah liputan yang lebih kecil (satu dan lain hal diperlukan untuk kapasitas trafik yang lebih besar, level daya pancar dapat diturunkan. Namun, hal ini mengakibatkan bertambahnya beban trafik pensinyalan yang lebih besar, berupa sinyal pencarian paging, pemutakhiran lokasi location updating dan alih penaganan handover yang harus dilayani. Ini disebabkan oleh banyaknya

19 panggilan baru sesuai dengan kepadatan trafik, baik oleh karena panggilan baru, lokasi updating, dan proses handover menjadi lebih sering terjadi. Sebaliknya, jumlah kanal yang melayani beban trafik bertambah besar dan meningkat karena banyaknya kanal untuk luas tertentu bertambah besar pula. 3. Hirarki Sel GSM Ada beberapa hirarki sel yang dipakai pada sistem radio seluler sesuai dengan keadaan geografis dan kepadatan trafik suatu daerah layanan dari jaringan GSM. Adapun hirarki GSM tersebut adalah sebagai berikut 6) : a. Umbrella cell Yaitu struktur sel untuk daerah layanan yang luas dengan kapasitas trafik yang sangat besar. Sebagai contoh dipergunakan untuk daerah Road Coverage, daerah pegunungan, daerah pantai dan jalan tol. Seperti namanya umbrella cell dibuat untuk memayungi BTS-BTS yang ada didekatnya. Umbrella cell didesain agar sel-sel terdekat dengannya jika akan ada handover atau trafiknya overload diharapkan trafiknya bisa di handle oleh umbrella cell agar komunikasi pelanggan bisa tetap berjalan. b. Makro sel Makro sel juga sering disebut standar sel, yaitu struktur sel untuk daerah layanan yang cukup padat dengan mobilitas yang tinggi. Struktur sel ini biasanya dipakai untuk daerah perkotaan dan daerah pertokoan. c. Mikro sel Mikro sel digunakan pada daerah urban, mikro sel dipergunakan untuk daerah layanan yang sangat padat. Biasanya mikro sel dipakai apabila standar sel sudah tidak lagi bisa untuk melayani trafik pelanggan. Mikro sel ini dipakai di daerah mall, perkantoran dan pusat keramaian kota.

20 d. Pico sel Pico sel dipakai untuk daerah layanan perluasan trafik dari suatu mikro sel. Hal ini disebabkan karena mikro sel overload trafik sehingga mikro sel harus diperluas lagi trafiknya dengan piko sel. Untuk pico dan makro sel biasanya dipergunakan untuk trafik indoor. Gambar 1.8 Hirarki sel GSM 6) 4. Cluster 2) Sebuah cluster merupakan kumpulan dari beberapa sel, memiliki prinsip tidak ada penggunaan ulang kanal dalam satu cluster. Berikut ilustrasi tujuh buah sel dalam satu cluster. Gambar 1.9. Tujuh sel dalam sebuah cluster

21 5. Frekuensi Reuse Salah satu perameter dasar dari sistem komunikasi mobil seluler adalah pengulangan frekuensi atau frekuensi reuse. Konsep pengulangan frekuensi adalah frekuensi yang sama digunakan kembali pada area yang berbeda di luar jangkauan frekuensinya. Hal ini bertujuan untuk mengoptimalkan lebar pita frekuensi yang terbatas dan meningkatkan kapasitas sistem. Penggunaan frekuensi yang sama pada daerah cakupan yang berbeda yang masih dalam jangkauan interferensinya, akan menyebabkan interferensi kanal bersama (cochannel interference). Adapun latar belakang terjadinya frekuensi reuse 2) : Keterbatasan alokasi frekuensi Keterbatasan area cakupan Menaikan jumlah kanal Membentuk cluster yang berisi beberapa sel Co-Channel Interferance Pelayanan seluler dicakup oleh beberapa kelompok sel yang disebut cluster. Satu cluster terdiri dari beberapa sel (K sel). K bisa berharga 3, 4,7, 9, 12. Gambar 1.10. Pembagian Penggunaan Frekuensi Reuse 2) Warna yang sama menunjukkan sel-sel co-channel yang menggunakan frekuensi yang sama. Cara menentukan sel-sel co-channel dengan menggunakan rumus [2] :

22 K = i 2 +j 2 +ij... (1. 1) Dengan : i = arah pergerakan awal j = arah awal diputar 60 o K = jumlah cluster Jarak pengulangan frekuensi ditentukan dengan : ] Gambar 1.11. Jarak Pengulangan frekuensi 2) (D/R) 2 = 3K... (1.2) Dengan : D = Jarak pengulangan (reuse distance) R = Jari-jari terjauh sel heksagonal (jarak terjauh dari pusat sel ke ujung sel) K = cluster 6. Handover Handover yaitu proses perubahan kanal radio yang digunakan oleh mobile tanpa mengganggu panggilan/percakapan, karena mobile berpindah dari satu sel ke sel lain. Jenis-jenis handover yang biasa terjadi pada sistem komunikasi bergerak seluler adalah : a. Channel-Channel Handover

23 Handover ini merupakan jenis handover terkecil, yaitu MS mengubah trafik channel di BTS yang sama. Handover ini mungkin terjadi ketika MS atau BTS menyadari bahwa terdapat interferensi yang mengganggu hubungan radio. Dalam hal untuk memenuhi sambungan dengan kualitas yang baik, network memindahkan MS ke trafik channel yang baru bila mungkin dilakukan. Handover ini diatur oleh BSC yang bersangkutan. b. BTS-BTS Handover MS dan BTS secara terus menerus mengukur kualitas sambungan radio dan BTS selalu mengamati tingkat daya yang digunakan oleh MS dan BTS. BSC memiliki satu set parameter per sel/bts yang mengatur situasi ketika handover harus dilakukan. Ketika batas parameter terlampaui, maka network melakukan handover. Handover dikerjakan ke sel tujuan yang diinginkan MS. Handover ini diatur oleh BSC yang bersangkutan. c. BSC-BSC Handover Karena BSS merupakan wilayah geografis yang luas dan tidak perlu semua BTS diatur oleh BSC yang sama, ada kemungkinan BSC berubah selama terjadinya handover. Pada handover jenis ini, NSS menangani prosedur handover, yaitu MSC mengalokasikan trafik channel ke BSC yang baru yang mengatur sel tujuan untuk mengatur proses handover. Handover ini diatur oleh BSC yang baru (BSC tujuan). d. MSC-MSC Handover Handover ini merupakan handover terbesar yang dilakukan network GSM. Ketika handover diminta dan sel tujuan terdapat di MSC yang lain, MSC asal melakukan set-up hubungan ke MSC tujuan yang kemudian akan mengatur hubungan ke BSS. Handover ini diatur oleh MSC asal.

24 BAB II Model Propagasi TUJUAN INSTRUKSIONAL UMUM : Memahami tentang Konsep Model-model propagasi pada Sistem Komunikasi Bergerak seluler TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS : 1. Mahasiswa dapat memahami Model Propagasi Hatta dan apliaksinya. 2. Mahasiswa dapat memahami Model Propagasi Cost-231 dan apliaksinya Area cakupan merupakan suatu wilayah tertentu yang masih dapat menangkap daya pancar BS (Base Station) sehingga dapat melaksanakan suatu proses komunikasi. Kualitas pelayanan dapat ditingkatkan dengan meminimalkan keberadaan blankspot dan juga overlap area yang mungkin muncul. Untuk dapat meminimalkan area yang tidak terlingkupi, maka perhitungan jangkauan area cakupan harus teliti dengan memperhatikan faktor-faktor yang mempengaruhinya seperti model propagasi yang digunakan. Model yang dibahas disini adalah model propagasi Hata dan model propagasi COST-231. 1. Model Propagasi Hata Model Hata merupakan formulasi empiris dari redaman lintasan secara grafis yang disediakan oleh Okumura, dan cocok untuk frekuensi sinyal dari 150 MHz sampai 1500 MHz. Hata menyajikan redaman rambatan di wilayah perkotaan sebagai rumus standar, dan memberikan persamaan-persamaan dalam situasi lain. 1). Daerah Urban

25 Merupakan daerah yang terdiri dari banyak bangunan tinggi, kota besar (Model Eropa) [5]. Rumus : L 50( db) 69,55 26,16log (44,9 6,55log h te )log d f c 13,82log h te a( h re ) (2.1) dimana: fc = frekuensi sinyal pembawa (MHz) L50 = path loss rata-rata (db) hte a(hre) d = tinggi antena pemancar (meter) = faktor koreksi untuk tinggi antena penerima (db) = jarak penerima dengan pemancar (km) Model propagasi Hata mempunyai beberapa batasan parameter yaitu : 150 fc 1500 MHz 30 hte 200 meter 1 hre 10 meter 1 d 20 km Sedangkan untuk faktor koreksi a(hre) dapat ditentukan dengan menyesuaikan daerah cakupan : Untuk kota yang memiliki ukuran kecil dan menengah [5]: a ( h ) (1,1log f 0,7) h (1,56 log f 0,8) db (2.2) re c re c Untuk kota besar, pada frekuensi f c 300MHz [5] : a ( h ) 8,29(log1,54 ) 2 re h 1,1 db... (2.3) re Untuk kota besar, pada frekuensi f c 300MHz [5] : a ( h ) 3,2(log11,75 ) 2 re h 4,97 db... (2.4) 2). Daerah Suburban re

26 Suatu daerah dikatakan daerah suburban (pinggiran) jika terdapat penghalang (obstacle) disekitar MS namun tidak terlalu rapat. Kerapatan penduduk untuk daerah suburban sekitar 500 7.500 penduduk/km 2. Rumus [5]: 2 L ( db) L ( urban) 2[log( f / 28)] 5,4...(2.5) 50 50 c 3). Daerah terbuka Suatu daerah dikatakan terbuka jika tidak ada penghalang (obstacle) pada jarak 300 400 meter dari arah base station dan umumnya juga disekitar lokasi MS berada. Kerapatan penduduk untuk daerah urban sekitar 7.500 20.000 penduduk/km 2. Rumus [5]: 2 L ( db) L ( urban) 4,78[log( f c )] 18,33log f 40,98... (2.6) 50 50 c b. Model Propagasi COST-231 The European Co-operative for Scientific and Tevhnical Research (EUROCOST) membentuk komite kerja COST-231 untuk mengembangkan rumus-rumus Model Hata sampai ke frekuensi 2 GHz. Model hitung redaman lintasan menjadi. Rumus[5]: L 50 ( urban) 46,3 33,9 log (44,9 6,55 log h te f c ) log d C 13,82 log h m te a( h re ) (2.7) a(hre) tetap didefinisikan sesuai dengan persamaan sebelumnya sementara Cm bernilai: Cm = 0 db untuk wilayah pinggiran dan kota berukuran sedang Cm =3 db untuk kota metropolitan.

27 Pengembangan Model Hata dalam COST-231 dibatasi dengan parameterparameter sebagai berikut : fc = 1500 MHz sampai 2000 MHz hte = 30 meter sampai 200 meter hre = 1 meter sampai 10 meter d = 1 Km sampai 20 Km C. Luas Sel Setelah nilai radius sel maksimum diketahui dengan menggunakan perhitungan model propagasi Hata dan atau dengan model propagasi COST-231, dapat dicari nilai luas maksimum sel heksagonal dengan persamaan [2]: L sel 2 2 2,6. R km dimana Lsel = luas sel heksagonal (km 2 )... (2.8) R = radius sel (km) Luas sel tentunya adalah luas daerah pelayanan dibagi dengan jumlah sel yang terhitung dari bagian sebelumnya [2] : L sel LuasDaerah... (2.9) sel D. Teknik Pemecahan sel (cell Spliting) 5) Pemecahan sel adalah proses membagi-bagi sebuah sel yang intensitas komunikasinya demikian padat sehingga sering terjadi pembelokan, menjadi selsel yang wilayah cakupannya lebih kecil. Setiap sel pecahan ini masing-masing memiliki BTS (Base Transceiver Station) sendiri dengan daya pancar dan ketinggian antena yang lebih rendah. Pemecahan sel akan menaikkan kapasitas

28 sebuah sistem seluler, karena ia menambah jumlah sel dengan pola perulangan yang mengikuti pola aslinya. Dengan membentuk sel-sel baru yang memiliki radius yang lebih kecil daripada sel aslinya. Dengan membentuk sel-sel baru yang memiliki radius yang lebih kecil daripada sel aslinya, serta menempatkan sel-sel kecil ini (yang disebut sel-sel mikro) diantara sel-sel yang sudah ada, kapasitas sistem akan bertambah, disebabkan oleh banyaknya kanal tambahan persatuan wilayah. Misalnya saja, jika setiap sel diperkecil dengan jangkauan radius cakupan yang menjadi setengah dari radius semula, maka untuk mencakup keseluruhan wilayah dengan sel-sel yang lebih kecil setengahnya ini, akan membutuhkan sel sekitar empat kali dari jumlah kanal semula. Kondisi ini dapat dituliskan melalui gambar 2.18. Wilayah yang dicakup oleh sebuah lingkaran dengan radius R/2 atau setengahnya. Pada saat kepadatan trafik mulai terlihat serta frekuensi di dalam setiap sel sudah tidak mampu lagi menampung jumlah panggilan (call) pelanggan bergerak, maka sel yang asli dapat di split (dibelah) menjadi sel-sel yang lebih kecil. Biasanya radius liputan yang baru adalah sama dengan setengah dari radius liputan sel asli. Perhatikan gambar 2.15 berikut : Original Cell Original Cell (a) (b) Gambar 2.1 Cell splitting 7)

29 Untuk melakukan cell splitting ada dua jalan. Pada gambar (a) menunjukkan bahwa sel asli tidak digunakan lagi sedangkan gambar (b) menunjukkan bahwa [7] : RadiusSelLama RadiusSelB aru... (2.10) 2 Dari persamaan tersebut dapat dibuat persamaan [7]: AreaSelLama AreaSelBar u... (2.11) 4 Selanjutnya setiap sel yang baru akan memuat beban trafik maksimum yang sama dengan beban trafik lama. Secara teori dapat ditulis [7] : BEBAN TRAFIK YANG BARU =4 xbeban TRAFIK LAMA (2.12) UNIT AREA UNIT AREA Peningkatan jumlah sel akan menaikkan banyaknya kelompok sel di dalam keseluruhan wilayah cakupan, yang pada gilirannya juga akan menambah banyaknya kanal, yang berarti juga kapasitas dalam wilayah cakupan tersebut. Peningkatan jumlah sel di sini ditempuh melalui pemecahan sel. Pemecahan sel memungkinkan sebuah sistem dikembangkan kapasitasnya, namun tetap memperhatikan model alokasi kanal yang dibutuhkan guna mempertahankan nilai perbandingan perulangan kanal (q) antara sel-sel yang berkanal sama. Sebuah contoh pemecahan sel ditujukkan pada gambar 2.2, BTS ditempatkan ditepi sel, dan dimisalkan wilayah yang dilayani oleh BTS A intensitas lalulintas komunikasinya jenuh (pembelokan melebihi ketentuan yang telah ditetapkan). BTS yang baru kini diperlukan di dalam wilayah tersebut untuk

30 meningkatkan jumlah kanal dengan memperkecil wilayah yang dilayani oleh satu BTS saja. Pada gambar 2.2. BTS semula (bertanda A) telah dikelilingi oleh enam BTS sel mikro yang baru. Dalam contoh ini, sel-sel yang lebih kecil cakupannya ditambahkan dengan cara sedemikian rupa, namun tetap memelihara atau mempertahankan perencanaan pola perulangan frekuensinya. Sebagai contoh, BTS sel mikro (hasil pemecahan) berlabel G yakni Gm, ditempatkan pada jarak yang sama terhadap dua BTS yang sama lebih besar lainnya yang berlabel G, yang menngunakan frekuensi kanal sama dengan sel Gm tersebut, dengan frekuensi kanal yang sama sehingga lokasi sel pecahan yang berfrekuensi kanal sama digeser sejauh 120º terhadap sel aslinya (G dengan Gm, E dengan Em dan seterusnya). Gambar 2.2 Contoh pemecahan sel pada stasiun induk A pada sistem yang semua BTSnya berada di sisi sel, dengan 6 BTS mikro Bm sampai Gm 5) Dari ilustrasi pada gambar 2.2, dapat diketahui pula bahwa strategi pemecahan sel hanyalah menyangkut besarnya nilai ukuran geometri (wilayah cakupan) dan kelompok sel, sehingga dalam hal ini seperti telah disebutkan, radius dari setiap sel mikro yang baru adalah setengah dari radius aslinya. Karena ukuran sel-sel ini lebih kecil, daya yang ditransmisikan lebih kecil. Daya yang ditransmisikan oleh sel-sel baru ini dapat ditentukan dengan menguji daya yang diterima (Pr) pada batas-batas lama dan batas-batas baru dari sel-sel sebelum dan sesudah dipecah

31 sehingga menjadi sama. Ini diperlukan untuk menjamin agar perencanaan pola perulangan frekuensi untuk sel-sel mikro yang baru dapat berlaku tepat sama dengan sel-sel semula sebelum dipecah. Gambar 2.3 mengilustrasikan contoh lain model pemecahan sel. Perbatasan antara sel no 4, nomor 6, dan nomor 7 akan dipecah menjadi sel kecil, karena disekitar lokasi itu komunikasinya sudah terlalu padat. Dengan model kelompok tujuh sel (N=7), dan mempertimbangkan jarak pisah yang relative seimbang terhadap sel-sel tetangganya, maka sel pecahan ini diberi nomor 1. Perhatikan bahwa sudut yang dibentuk oleh garis lurus yang ditarik antara sel nomor 1 dan sel nomor 2 pada sel semula dan pada garis lurus yang ditarik antara sel mikro nomor 1 dan sel mikro nomor 2 (sel baru hasil pecahannya ) tetap membentuk sudut 120º. Arah putar urutan sel dari yang bernomor 1 sampai dengan 7 tetap sama, yakni searah jarum jam. Gambar 2.4 Ilustrasi pemecahan sel di titik perbatasan aturan sel nomor 4, nomor 6 dan nomor 7 5) Apabila Pt1 merupakan daya yang dipancarkan oleh BTS pada sel besar (sel yang belum dipecah). Pt2 merupakan daya yang ditransmisikan oleh BTS pada sel-

32 sel pecahannya, dan n menyatakan eksposen redaman lintasannya, maka daya yang diterima (Pr) di batas-batas tepi sel dinyatakan dengan : Pr (pada batas tepi sel lama) α Pt1 R n... (2.13) Pr (pada batas tepi sel baru) α Pt1 (R / 2 -n )... (2.14) Jika diambil n=4, dan daya yang diterima diatur sehingga besarnya sama antar satu dengan lainnya, maka dari persamaan (2.13) dan persamaan (2.14), (simbol α identik dengan ) dapat diperoleh : Pt2 = Pt1 / 16... (2.15) Dengan kata lain, daya yang dipancarkan harus diperkecil 12 db (nilai ini diperoleh dari 10 log 1/16 = -12 db) untuk mengisi cakupan wilayah aslinya dengan sel-sel mikro, dengan tetap mempertahankan persyaratan S/I nya. Dalam praktik, tidak semua sel dipecah dalam waktu yang bersamaan. Operator seluler sering mengalami kesulitan untuk mencari lokasi tanah atau lokasi bangunan yang benar-benar tepat di tempat rencana teoritik pemecahan selnya. Dalam situasi semacam ini, diperlukan perhatian khusus untuk tetap menjaga jarak antara sel-sel yang berkanal sama pada persyaratan minimum, dan dari sini, penetapan kanal menjadi lebih rumit. Masalah handoff juga harus mendapatkan perhatian serius sehingga lalu lintas komunikasi pada kendaraan berkecepatan rendah maupun pada kendaraan yang melaju dengan kecepatan tinggi secara serentak dapat diakomodasi dengan baik. Jika ada dua ukuran sel yang sama dalam wilayah yang sama seperti terlihat pada gambar 2.4, menunjukkan bahwa tidak dapat begitu saja langsung diterapkan daya pancar semula untuk semua sel baru, ataupun daya pancar baru untuk semua sel aslinya. Jika daya pancar yang lebih besar diterapkan untuk semua sel, beberapa kanal yang digunakan oleh sel-sel yang lebih kecil atau tidak cukup jauh

33 jaraknya dari sel-sel lain yang berkanal sama. Sebaliknya, jika daya pancar yang lebih kecil diterapkan untuk semua sel, beberapa kanal yang digunakan oleh selsel yang lebih kecil akan menyebabkan sebagian dari sel-sel yang lebih besar tidak dapat turut aktif dalam pelayanan. Untuk itu, kanal-kanal pada sel yang lama harus dipecah menjadi dua kelompok kanal, satu kelompok berkaitan dengan pola perulangan yang diterapkan pada sel-sel kelompok kecil, kelompok kanal lainnya digunakan untuk pola perulangan sel-sel kelompok besar. Sel-sel yang besar biasanya diperuntukkan bagi lalu lintas komunikasi pada kendaraan yang berkecepatan tinggi sehingga handoff tidak akan sering terjadi. Ukuran kedua kelompok kanal ini bergantung pada tahapan pemecahan sel. Pada tahap awal pemecahan, kanal-kanal dalam kelompok sel yang berdaya pancar rendah (sel kelompok kecil) jumlahnya lebih sedikit, namun seiring dengan pertumbuhan permintaan layanan, nantinya akan dibutuhkan lebih banyak kanal pada sel kelompok kecil itu. Ketika proses pemecahan ini sudah terwujud sepenuhnya, keseluruhan atau semua kanal di dalam suatu wilayah digunakan di dalam kelompok sel berdaya rendah. Keseluruhan sistem kemudian memerlukan perancangan ulang dalam rangka tujuan akhir, yakni penggunaan sel-sel dengan radius yang lebih kecil. Untuk membatasi cakupan radio pada sel-sel kecil itu (sel mikro), posisi antennanya dibuat mengarah agak ke bawah (bukan mengarah ke horizon) dengan pengaturan yang cermat guna meradiasikan energi dari BTS menuju tanah. a. Batas Ukuran Pemecahan dan Penanganan Komunikasinya Ukuran sel-sel yang dipecah bergantung pada dua faktor berikut ini : 1). Aspek Radio

34 Ukuran sebuah sel kecil (sel mikro) bergantung pada terjaminnya pengendalian cakupan radio yang baik sehingga secara akurat sel itu mampu mengenali lokasi ponsel yang terletak di wilayah yang menjadi tanggung jawabnya. 2). Kapasitas proses penyakelarnya Semakin kecil selnya berarti akan semakin banyak sel yang dipecah, yang berdampak semakin banyaknya peristiwa handoff sangat bergantung pada kapasitas prosesnya untuk mampu melakukan penyakelaran antar sel dalam peristiwa handoff. Kapasitas penyakelaran ini merupakan faktor yang lebih dominan dibandingkan dengan faktor cakupan wilayah sel-sel mikro lainnya. b. Teknik Cell Splitting Ada dua teknik yang digunakan dalam teknik Cell splitting : 1). Permanent Splitting (pemecahan sel secara tetap) Untuk pemilihan daerah mikro sel merupakan pekerjaan yang rumit. Antena diarahkan pada sebuah kutub atau tegak lurus pada tiang. Sistem pemecahan ini dapat mempermudah untuk menangani perpindahan dari sel yang besar ke sel yang lebih kecil. Penandaan frekuensi harus mengikuti aturan, dimana frekuensi re-use yang berjarak q ratio dengan sistem pengaturan daya. Di dalam permanent splitting, instalasi setiap pemacahan sel baru direncanakan untuk menghadapi waktu yang akan datang. Jumlah kanal, daya pancar, penyiapan frekuensi, pemilihan cell site, serta perkiraan beban trafik yang akan dibebankan setiap sel. Apabila perencanaan tersebut telah benar-benar matang, maka dimulailah pemutusan pelayanan

35 yang akan dilakukan pada saat titik trafik terendah, biasanya dilakukan pada tengah malam minggu terakhir. Diusahakan agar hanya sedikit sel yang mengalami pemutusan. Diperkirakan waktu yang diperlukan untuk keperluan tersebut (cut-over time) tidak lebih dari dua jam. 2). Dynamic Splitting (Real-Time) Bentuk dari dynamic splitting didasarkan pada efisiensi penggunaan alokasi spektrum frekuensi pada saat yang tepat. Perhitungan untuk menentukan lokasi untuk pembelahan sel secara dinamik adalah merupakan pekerjaan yang membosankan mengingat kita biasanya mengalami kesulitan untuk memberikan suatu sel tunggal yang tidak digunakan selama pembelahan sel pada waktu beban trafik tinggi. Pada beberapa kondisi dapat digambarkan seperti halnya kepadatan lalu lintas di lapangan sepak bola setelah selesai suatu pertandingan sepak bola dimana jumlah manusia yang berebutan ingin keluar dari stadion demikian banyaknya sedangkan pintu keluarnya sempit sehingga terjadi kemacetan lalu lintas. Untuk mengatasi lonjakan kapasitas trafik, maka diperlukan sebuah sel yang idle untuk digunakan mengalihkan sebagai trafik tersebut. Cell Splitting dilakukan di dalam sistem seluler untuk mengatasi adanya drop call. Perkiraan secara pasti suatu area yang terletak diantara dua sektor sel (2A) lama yang akan dinaikkan kapasitas trafiknya. Lihat gambar 2.5. Kita dapat mengambil titik tengah antara dua sektor sel 2A lama dan anggaplah sebagai 2A baru. Sedangkan sektor 1A baru dapat dibuat dengan memutar garis yang ditarik melalui sektor 1A-2A lama searah jarum jam sebesar 120º (perhatikan gambar 2.5). Selanjutnya penentuan lokasi dari tujuh buah Cell Split yang baru dapat ditetapkan.

36 Gambar 2.5 Teknik cell splitting 7) Untuk mengendalikan pelayanan panggilan keluar (outgoing calls) dikerjakan dengan pembelahan sel (cell splitting). Selanjutnya jumlah kanal yang ditampung oleh sektor 2A lama dipecah menjadi 2 group [7] : 2A = (2A) + (2A)... (2.16) Pada sektor (2A) menggunakan kanal frekuensi yang digunakan oleh sel baru dan lama (kedua-duanya) sedangkan pada sel yang kecil (2A) hanya menggunakan kanal frekuensi sel yang lama. Pada mulanya pembelahan sel hanya dialami oleh sebagian kanal pada (2A). Lama-kelamaan, lebih banyak kanal yang akan dipindah dari sektor (2A) ke (2A). Pada saat tidak ada kanal yang dikendalikan pada sektor (2A), prosedur pembelahan sel telah selesai. Dengan menggunakan program software algoritma, maka prosedur pembelahan sel jadi lebih mudah dilakukan. c. Dampak Pemecahan

37 Untuk dapat tetap mempertahankan jarak perbandingan perulangan frekuensi (D/R) dalam sistem, ada dua hal yang harus dipertimbangkan. 1. Pemecahan sel-sel jelas akan mempengaruhi sel-sel tetangga atau sel-sel sebelahnya karena pemecahan sel menyebabkan keadaan yang tidak seimbang dalam hal pancaran daya dan jarak perulangan frekuensinya. Ini akan mendorong diperlukannya pemecahan sel di sel-sel sebelahnya. Fenomena ini disebut sebagai dampak pengerutan (ripple effect ). 2. Kanal-kanal tertentu harus digunakan sebagai kanal penghalang untuk menanggulangi timbulnya interferensi yang dapat mengganggu kerja sistem. Dalam tingkatan yang sama, sel-sel besar dan sel-sel kecil dapat diisolasi dengan memilih sekelompok frekuensi yang hanya akan digunakan di dalam sel-sel yang beralokasi di antara sel-sel besar di satu sisi dan sel-sel kecil di sisi lainnya, dengan maksud mengeleminasi interferensi yang ditrasmisikan dari sel-sel besar ke sel-sel kecil. Bab III Interferensi TUJUAN INSTRUKSIONAL UMUM : Memahami tentang Konsep Interferensi yang terjadi pada Sistem Komunikasi Bergerak seluler TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS : 1. Mahasiswa dapat memahami Sumber-sumber Interferensi

38 2. Mahasiswa dapat menjelaskan Interferensi pada kanal yang berfrekuensi sama. 3. Interferensi dari kanal sebelah (adjacent channel Intefernce) Kinerja sistem radio seluler sangat dipengaruhi oleh faktor interferensi. Sumber-sumber interferensi dapat berasal dari ponsel lainnya di dalam sel yang sama, dari percakapan yang sedang berlangsung disebelahnya, atau dari BTS yang bekerja pada pita frekuensi yang sama. Interferensi adalah pita percakapan yang menyebabkan crosstalk, yakni pelanggan mendengar nadanada percakapan orang lain, yang menginterferensi dalam latar belakang percakapannya disebabkan oleh transmisi yang tidak diinginkan. Dua macam interferensi yang muncul di dalam sistem seluler adalah : 1. Interferensi kanal yang berfrekuensi sama (co-channel) Pengulangan kanal radio dengan frekuensi bersama co-channel, menyatakan bahwa dalam daerah liputan tertentu terdapat beberapa sel yang menggunakan spektrum frekuensi yang sama. Sel-sel ini disebut kanal frekuensi bersama, dan interferensi yang terjadi antara sel-sel dengan frekuensi yang sama, disebut interferensi kanal bersama atau interference co-channael. Interferensi kanal bersama tidak dapat hanya diatasi dengan menaikkan level daya yang dipancarkan, karena akan menaikkan interferensi ke sel kanal bersama lainnya. Untuk mengurangi interferensi co-channel sel, sel-sel co-channel harus dipisahkan sejauh jarak minimum. Untuk daerah cakupan yang luas dan padat akan terdapat beberapa cluster atau kelompok frekuensi sel untuk meliputi daerah tersebut. Jika satu sel menggunakan frekuensi yang sama, sel pada kelompok frekuensi acuan akan mendapat gangguan dari sel-sel pengganggu yang

39 mengelilinginya. Pada sistem seluler dengan bentuk sel heksagonal akan terdapat 6 sel interferensi antar kanal pada rantai pertama. Pada sistem seluler dengan ukuran sel tetap, interferensi co-channel tidak bergantung pada daya yang dipancarkan. Interferensi kanal bersama menjadi fungsi jari-jari sel (R), dan jarak antara pusat sel co-channel (D). Dengan meningkatkan rasio q = D/R, jarak antara sel kanal-bersama meningkat. Interferensi antar kanal adalah fungsi dari parameter q yang didefinisikan sebagai [5] : q = D/R... (3.1) Parameter q adalah faktor reduksi interferensi kanal bersama (cochannel interfernce reduction factor). Ketika q meningkat interferensi antar kanal menurun. Interferensi kanal bersama dapat dialami di stasiun pangkalan radio maupun pada stasiun mobil. Perbandingan sinyal dengan interferensi C/I (Carier to interference ratio) pada stasiun mobil (down link) yang disebabkan oleh 6 sel penginterferensi, sama dengan yang diterima oleh stasiun pangkalan radio (uplink) yang disebabkan oleh stasiun mobil sebagai penginterferensi yang terletak pada enam sel yang mengelilingi sel acuan. Nilai S/I dapat ditulis sebagai [5] : C C = t I n Ii t1... (3.2) S adalah daya yang diterima dari stasiun pangkalan radio dan Ii adalah daya interferensi yang disebabkan oleh sel-sel co-channel penginterfernsi. b. Interferensi dari kanal sebelah (adjacent channel Intefernce)

40 Interferensi yang diakibatkan oleh sinyal-sinyal yang frekuensinya bersebelahan (berdampingan) dengan frekuensi sinyal yang sedang menjadi fokus perhatian tersebut sebagai interferensi kanal sebelah. Interferensi kanal bersebelahan dapat dikurangi pengaruhnya dengan menggunakan filter yang baik, di pemancar maupun penerima. Di pemancar, filter berguna supaya sinyal RF dipancarkan benar-benar berada dalam bidang frekuensi yang telah ditentukan. Di penerima, digunakan untuk meredam sinyal RF terdekatnya. Pemisahan jarak kanal dekat yang menganggu biasanya harus menempuh jarak tertentu sebelum mencapai penerima sehingga memberikan redaman tambahan. BAB IV TRAFIK PADA TEKNIK SELULER TUJUAN INSTRUKSIONAL UMUM : Memahami tentang Konsep Trafik yang dipakai pada Sistem Komunikasi Bergerak seluler TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS : 1. Mahasiswa dapat memahami Teori Dasar Trafik 2. Mahasiswa dapat menjelaskan Interferensi pada kanal yang berfrekuensi sama. 3. Interferensi dari kanal sebelah (adjacent channel Intefernce) 1. Teori Dasar Trafik Secara umum trafik dapat diartikan sebagai perpindahan informasi dari satu tempat ke tempat lain melalui jaringan telekomunikasi. Besaran dari suatu trafik telekomunikasi diukur dengan satuan waktu, sedangkan nilai trafik dari suatu

41 kanal adalah lamanya waktu pendudukan pada kanal tersebut. Salah satu tujuan perhitungan trafik adalah untuk mengetahui unjuk kerja jaringan (Network Performance) dan mutu pelayanan jaringan telekomunikasi (Quality of Service). 1. Besaran trafik Besaran dari suatu trafik komunikasi diukur dengan satuan waktu, sedangkan nilai trafik dari suatu berkas saluran adalah lamanya waktu pendudukan pada berkas saluran tersebut. Ada dua besaran trafik yang digunakan : a. Volume Trafik, didefinisikan sebagai jumlah total waktu pendudukan. b. Intensitas Trafik, didefinisikan sebagai jumlah total waktu pendudukan dalam suatu selang pengamatan tertentu (per satuan waktu) [8]. tt Volume Trafik = V = J ( t) dt... (4.1) t0 Dimana, T adalah selang / periode waktu pengamatan, J(t) adalah jumlah saluran / kanal yang diduduki saat t. Sedangkan intensitas trafik adalah merupakan volume trafik (V) per satuan waktu (dalam hal ini adalah waktu pengamatan / periode waktu pengamatan / T). 2. Tinjauan 1 p = jumlah saluran yang diduduki tp = total waktu pendudukan p saluran Intensitas trafik = A = VolumeTrafik T V... (4.2) 3. T Tinjauan 2 N = jumlah saluran yang diamati T = periode pengamatan

42 Tn = total waktu pendudukan saluran ke n (jam) Pada tinjauan ini intensitas trafik merupakan jumlah seluruh waktu pendudukan pada N buah saluran per satuan waktu pengamatan T [8]: 1 A T N n1 tn... (4.3) Waktu pendudukan rata-rata tiap saluran [8]: 1 t N N r tn n1... (4.4) Jumlah pendudukan rata-rata per satuan waktu [8]: A N C... (4.5) tr T 3. Macam-macam Trafik 1. Offered Traffic (A) adalah trafik yang ditawarkan atau yang mau masuk ke jaringan. 2. Carried Traffic (Y) adalah trafik yang dimuat atau yang mendapat saluran. 3. Lost Traffic (R) adalah trafik yang hilang atau yang tidak mendapat saluran. A G Y R G = elemen gandeng (switching network) Gambar 4.1 Macam-macam trafik 4. Pengukuran Trafik

43 Untuk melakukan pengukuran trafik harus diamati pola pendudukan selama n hari kemudian baru dibuat grafik pendudukan kanalnya. Selanjutnya diambil jam sibuk perhari, sehingga didapat n buah data jam tersibuk [8]. C n i 1 n C i... (4.6) Beberapa asumsi pada distribusi probabilitas Erlang 1. Jumlah sumber panggilan tak terhingga 2. Jumlah saluran yang menumpang panggilan tak terhingga 3. Kedatangan panggilan acak dengan rata-rata jumlah panggilan yang datang konstan 4. Pola pendudukan kanal eksponsif negatif 5. Harga mean = harga variansi = mean jumlah saluran yang diduduki selama 1 jam, dalam 1 jam pengamatan = jumlah Erlang (intensitas trafik) 6. Apabila semua saluran sedang terpakai maka panggilan berikutnya tidak dapat dilayani (hilang/loss) 7. Semua saluran bebas selalu dapat diduduki oleh panggilan yang datang Persamaan distribusi Erlang [8]. P(n) = n A / n! n i0 i A / i!...... (4.7) N = jumlah saluran yang tersedia Pada saat N buah saluran diduduki, maka semua panggilaan ditolak. P(N) tidak lain adalah nilai probabilitas dari trafik yang hilang. P(N) disebut juga sebagai rugi Erlang atau GOS (Grade Of Service) atau B [8].

44 B = P(N) = n A / n! n i0 i A / i!... (4.8) Relasi Rekursif Persamaan Rugi Erlang Persamaan rugi rekursif Erlang dituliskan sebagai berikut [8] : P(n) = En (A) = A.En - n A. E (A) 1( A) 1 n... (4.9) Untuk menentukan jumlah kanal (n) pada besar trafik yang ditawarkan sebesar A dengan kualitas layanan B dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan di atas, atau dengan menggunakan tabel Erlang. 5. Grade Of Service (GOS) Grade of Service (GOS) adalah probabilitas panggilan ditolak (diblok) selama jam sibuk. Secara sederhana pengertiannya adalah sebagai berikut, untuk GOS sebesar 2% berarti dalam 100 panggilan akan terdapat 2 panggilan yang tidak mendapatkan saluran atau di blok oleh sistem. Dalam lingkungan wireless, target desain GOS adalah 2% atau 5%. Tabel GOS diperlukan untuk mengetahui berapa kanal yang dibutuhkan untuk minimum GOS yang disyaratkan. Terdapat perbedaan antara blocking rate dan blocking probability. Blocking rate didefinisikan sebagai jumlah yang terukur dari suatu base station, sedangkan blokcing probability didefinisikan sebagai peluang suatu panggilan di-block karena ketiadaan kanal bebas pada suatu base station. Pada sejumlah kanal ketika beban bertambah maka blocking probability juga meningkat. Blocking probability digunakan sebagai ukuran Grade Of Service (GOS). Blocking probability, GOS berdasarkan Erlang-B adalah [8] :