BAB III PERANCANGAN DAN SIMULASI LEVEL DAYATERIMA DAN SIGNAL INTERFERENSI RATIO (SIR) UE MENGGUNAKAN RPS 5.3 3.1 Jaringan 3G UMTS dan HSDPA Jaringan HSDPA diimplementasikan pada beberapa wilayah. Untuk impelemtasinya sendri disesuaikan dengan tingkat kebutuhan user yang ada pada wilayah tersebut. Wilayah yang biasanya tinggi tingkat penggunaan akses datanya yaitu didaerah perkotaan. Wilayah yang sering digunakan yaitu : dense urban, urban, sub-urban dan rural. Kategori wilayah tersebut akan menentukan karakteristik propagasi dan kepadatan populasi para penggunanya, dimana hal tersebut akan menentukan kapasitas sistem yang dibutuhkan untuk melayani cakupan jaringan UMTS. 1. Urban Wilayah urban yaitu suatu daerah urban residential dan perkantoran. Model bangunan 5 10 tingkat, seperti hotel, rumah sakit, perkantoran. 2. Sub urban Sub-urban yaitu wilayah yang memiliki kepadatan penduduk sedang. Juga memiliki tingkat kerapatan dan ketinggian bangunan yang sedang. 3. Rural Wilayah rural yaitu wilayah yang memiliki parameter lebih rendah dibanding wilayah urban walaupun sub-urban. Wilayah seperti ini antara lain terdapat pada kecamatan yang memiliki pola kependudukan yang menyebar dan tingkat kepadatannya rendah. Tugas Akhir ini, lokasi yang akan ditinjau yaitu pada kategori wilayah urban dan suburban yang disesuaikan dengan lokasi yang diimplementasikan yaitu di Jabotabek area. 27
Frekuensi kerja jaringan 3G UMTS untuk operator Indosat di area Jabodetabek adalah untuk uplink 1950 1955 Mhz, sedangkan frekuensi kerja downlink 2140 2145 MHz. Jumlah frekuensi carrier-nya sebanyak 1 buah. Pada tugas akhir ini, untuk area cakupan meliputi daerah- daerah di kawasan jabodetabek yang meliputi: Tabel 3.1 Data workspace site 3G support HSDPA Jabotabek area. No Site Id Site Name Alamat Tower Height (m) Building Height(m) Workspace 1 01JKP226 3G_SARINAH Jl. Wahid Hasyim No.114-144 A Jakarta Pusat Hotel Arkadia 3m (pole) 28m Jakpus 2 01JKU046 3G_RS_KOJA Jl. Deli No. 35 Koja, Jakut 20m 12m Jakut 3 01JKS197 3G_PERTANIAN JL. Raya T.B. Simatupang, Jakarta Selatan 4 01JKB069 3G_NILA_KANDI JL. Roa Malaka Utara No. 01-03 Nila kandi - Jakarta Barat 5 01JKT043 3G_SMU_CIKRA Jl. Cipinang Kebembem II No. 11 Pisangan Lama, Jakarta Timur 6m (pole) 38m Jaksel 6m (pole) 32m Jakbar 32m Greenfiled Jaktim 3.2 Perhitungan Link Budget dan efisiensi dari cakupan Jaringan. Jaringan akses pada propagasi gelombang radio pada sistem komunikasi selular adalah N-LOS (Non Line Of Sight). Gelombang yang diterima oleh penerima adalah gelombang pantulan objek sepanjang propagasi. Salah satu pemodelan yang digunakan dalam memprediksikan besarnya redaman (loss) propagasi sinyal radio pada sistem komunikasi bergerak adalah: 3.2.1 Model Okumura Hatta [6] 1. Untuk daerah urban (kota) L HU = C 1 + C 2 log (f) -13,82 log (h b ) a(h m ) + [44,9 6,55 log (h b )]log d km f = Frekuensi (MHz) h b = Tinggi antena Base Station (m) h m = Tinggi antena antara MS (m) d = Jarak antara MS dan BS (km) C 1 = 69,55 untuk 400 < f < 1500 (MHz) 46,30 untuk < f < 2000 (MHz) C 2 = 26,16 untuk 400 < f < 1500 (MHz) 33,90 untuk < f < 2000 (MHz) 28
a (h a ) merupakan faktor tinggi antenna penerima efektif yang nilainya adalah sebagai berikut: a. Untuk kota kecil dan menengah a(h m ) (db) = (1,1 log f c 0,7) (1,56 log f c 0,8) b. Untuk kota besar (metropolitan) a(h m ) (db) = 8,29(log,1,54h m ) 2 1,1untuk f c < 300 MHz a(h m ) (db) = 3,2(log 22,75h m ) 2 4,97 untuk f c >300 MHz c. Untuk dareah Sub-urban L SU(db) = L U(db) - 2(log f c /28) 2 4,97 2. Untuk daerah open rural L RO(db) = L U(db) 4,78(log f c ) 2 + 18,33 f c 40,94 Dimana: h b = tinggi antena Node B (30 200m) h m = tinggi UE (1m-10 m) f c = frekuensi carrier (150 MHz 2000 MHz) d = jarak antara BS dan MS (Km) 3.3.2 Model Propagasi Cost 231 [6] Pathloss model 231 merupakan pengembangan rumus Okumura Hatta untuk frekuensi sampai 2 GHz dan juga digunakan untuk mikrosel yang memakai frekuensi sekitar 1900 MHz. Persamaan loss propagasi untuk model cost 231 sebagai berikut : Lu = 46.3 + 33.9 log fc + 13.82 log h T a (h R ) + (44.9 6.55 log h T ) log d + Cm a (h R ) = Faktor koreksi antara mobile station yang nilainya sebagai berikut: Untuk kota kecil dan menengah a(h R ) = (1.1 log f C 0.7)h R (1.56 log f C 0.8) db dimana 1< h R <10 m Untuk kota besar A(h R ) = 8.29 (log 1.54 h R ) 2 1.1 db untuk f C < 300 MHz A(h R ) = 3.2 (log 11.75 h R ) 2 4.97 db untuk f C > 300 MHz 29
Cm = 0 db untuk daerah menengah atau sub urban, Cm = 3 db untuk daerah pusat kota. 3.3 Alokasi Daya Pancar Node B [9] Daya pancar total dari Node B terbagi untuk common pilot channel, traffic channel, syncrhornisation channel dan common control physical channel. Daya pancar dialokasikan untuk satu pelanggan (1 kanal trafik) tergantung pada alokasi daya pancar total Node B untuk kanal trafik. Berikut adalah alokasi daya pancar yang akan digunakan di Node B. Tabel 3.2 Alokasi daya pancar Node B BS Transmit Power (P TX ) 20 Watt (43 dbm) Common pilot channel 10 % x P TX = 2 Watt Primary synchronisation channel 6 % x P TX = 1,2 Watt Secondary synchronisation channel 4 % x P TX = 0,8 Watt Common control physical channel 5 % x P TX = 1 Watt Traffic channel 75% x P TX = 15 Watt 3.4 Data Spesifikasi Perangkat Data teknis sistem HSDPA yang diperlukan untuk mensimulasikan level daya terima dan SIR yang diterima UE didalam jaringan seluler sehingga dapat mengetahui besarnya prosentase level daya terima UE dan SIR yang berada pada area cakupan peta Node B. Berikut data yang diperlukan untuk spesifikasi perangkat Node B yang dibutuhkan untuk RPS 5.3 : 30
Tabel 3.3 Data Spesifikasi Perangkat Daerah Urban dan Sub Urban No Parameter Satuan Urban Sub Urban 1 BTS Antenna Height m 35 42 2 UE Antenna Height m 1,5 1,5 3 BTS Parameter Tx Antenna Gain dbi 18 18 Rx Antenna Gain dbi 0 0 4 Tx Power for: - AMR 12,2 kbps Services dbm 14,77 20,79 - CS 64 kbps Services dbm 13,01 19,54 - PS 64 kbps Services dbm 26,99 22,79 - PS 128 kbps Services dbm 23,62 29,54 - PS 384 kbps Services dbm 23,42 29,35 5 Cable and Other Loss db 3,5 3,5 6 Noise Figure db 3 3 7 MS Parameter: Tx Antenna Gain dbi 0 0 Rx Antenna Gain dbi 0 0 8 Tx Power for: - Voice Services dbm 21,14 21,14 - CS 64 kbps Services dbm 21,14 21,14 - PS 64 kbps Services dbm 23,98 23,98 - PS 128 kbps Services dbm 23,98 23,98 - PS 384 kbps Services dbm 23,98 23,98 9 Cable/Loss Connector db 0 0 10 Noise Figure db 8 8 31
3.5 Simulasi RPS 5.3 Sebelum melakukan simulasi dengan menggunakan RPS 5.3, berikut adalah flowchart dari kerja RPS 5.3: Gambar 3.1 RPS Work flow model Dalam perancangan simulasi langkah awal yang dilakukan adalah perancangan untuk environment layer dari Node B yang akan dianalisa. Dari sampel data yang diuji sejumlah 5 Node B yang akan terbagi menjadi 5 workspace, dimana untuk 1 Node B akan terbentuk dalam 1 atau 2 workspace. Hal ini dikarenakan dari keterbatasan software RPS 5.3. Didalam pemetaan Node B, pada RPS juga disesuaikan dengan kondisi nyatanya. Yaitu dengan membuat bangunan- bangunan dan juga UE(User Equipment) yang ada disekitarnya. Pada RPS 5.3 ini hanya memperbolehkan bangunan sebanyak 750 Polygon. Besarnya daya terima UE maupun SIR dapat ditunjukkan oleh indikator warna yang muncul pada workspace. Indikator warna yang ditunjukan merupakan informasi mengenai level daya terima UE, nilai SIR dan kualitas sinyal terima. 32
Berikut ini adalah standard level daya terima dan SIR dari PT Indosat yaitu: Tabel 3.4 Standard level daya terima dan SIR Kualitas Rx level (dbm) SIR (db) Bagus -70<rx level -40 SIR -10 Sedang -92<rx level -70-12<SIR -10 Buruk Rx level -92 SIR <-12 Gambar 3.2 Kualitas daya terima UE Beberapa parameter yang digunakan untuk akan dihitung pada simulasi menggunakan RPS yaitu: LOS Preview Merupakan analisa terhadap workspace yang menunjukan area yang loss dengan menggunakan propagasi Model Cost 231 untuk area Outdoor. Untuk area yang LOS ditandai dengan warna biru. Rx level (dbm) Untuk mensimulasikan Rx level daya maksimum dari Node B yaitu dengan mensimulasikan RX level dari Node B yang tesebar pada setiap titik pada workspace yang tersedia. Untuk Rx level menggunakan propagasi 3D Ray Tracing. Signal Interference Ratio (db) Untuk mensimulasikan SIR yang diterima UE dapat menggunakan RPS 5.3. Nilai yang diperoleh UE menunjukan adanya hubungan antara sinyal yang diterima UE dengan sinyal interferensi yang diterima, yang berasal dari sinyal semua UE yang 33
berapa dalam satu sel maupun sel tetangga. Pada RPS surface plot harus terdiri dari minimal 2 Transmiter untuk dapat mengehitung nilai dari SIR. Sehingga pada analisanya akan dimasukkan 1 Node B terdekat untuk mengetahui nilai SIR melalui RPS. Pada simulasi SIR yang ditampilkan dapat berupa sinyal 2D ray tracing atau 3D ray tracing.simulasi dilakukan dengan memberikan path lintasan terhadap kedua Node B. 3.5.1 Hasil Simulasi Jakarta Pusat Node B yang digunakan pada simulasi di Jakarta Pusat yaitu site 3G_SARINAH/01JKP226. Gambar 3.3 Pemetaan Node B 3G_SARINAH Berikut adalah hasil simulasi untuk preview LOS untuk Node B 3G_SARINAH: 34
Gambar 3.4 Preview LOS Node B 3G_SARINAH Perolehan Rx level pada UE dengan kondisi UE yang tersebar pada workspace Node B 3G_SARINAH yaitu: a. AMR 12,2 kbps (14,77 dbm ) Sinyal kualitas bagus (dbm) = (41.12%) -69.96 s/d -40.14 Sinyal kualitas sedang (dbm) = (58.88%) -87 s/d -70.67 b. CS 64 kbps (13,01 dbm) Sinyal kualitas bagus (dbm) = (40.48%) -69.83 s/d -40.01 Sinyal kualitas sedang (dbm) = (59.77%) -89 s/d -70.77 c. PS 64 kbps (26,99 dbm) Sinyal kualitas bagus (dbm) = (40.91%) -69.52 s/d -40.12 Sinyal kualitas sedang (dbm) = (59.09%) -87.16 s/d -70.36 d. PS 128 kbps (23,62 dbm) Sinyal kualitas bagus (dbm) = (41.44%) -69.6 s/d -40.34 Sinyal kualitas sedang (dbm) = (58.56%) -85 s/d -70.37 e. PS 384 kbps 23,42 (dbm) Sinyal kualitas bagus (dbm) = (41.44%) -69.6 s/d -40.34 Sinyal kualitas sedang (dbm) = (58.56%) -85 s/d -77.37 35
Sedangkan untuk SIR pada site 3G_SARINAH yaitu akan dilakukan simulasi dengan Node B terdekat yaitu Node B 3G_KRAMATWARU. Berikut hasil simulasi antara Node B 3G_SARINAH dan 3G_KRAMATWARU. Dari pengukuran yang dilakukan untuk nilai SIR didapatkan hasil sebagai berikut: a. AMR 12,2 kbps (14,77 dbm ) SIR UE dengan kualitas bagus adalah: 100% yaitu sebesar 0.41 db s/d 41 db b. CS 64 kbps, PS 64 kbps, PS 128 kbps, PS 384 kbps SIR UR dengan kualitas bagus adalah: 100% yaitu sebesar 0.41 db s/d 41 db Gambar 3.5 Hasil Simulasi SIR UE Node B 3G_SARINAH dan 3G_KRAMATWARU 3.5.2 Hasil Simulasi Jakarta Utara Node B yang digunakan pada simulasi di Jakarta Utara yaitu 3G_RS_KOJA/01JKU046 36
Gambar 3.6 Pemetaan Node B 3G_RS_KOJA Berikut adalah hasil simulasi untuk preview LOS untuk Node 3G_RS_KOJA: Gambar 3.7 Preview LOS Node B 3G_RS_KOJA Perolehan RX Level pada UE dengan kondisi UE yang tersebar pada workspace Node B 3G_RS_KOJA: 37
a. AMR 12,2 kbps (14,77 dbm ) Kualitas sinyal bagus (dbm) = (41.95%) -69.65 s/d -40.4 Kualitas sinyal sedang (dbm) = (58.05%) -82 s/d -70.3 b. CS 64 kbps (13,01 dbm) Kualitas sinyal bagus (dbm) = (41.72%) -69.56 s/d -40.12 Kualitas sinyal sedang 9dBm) = (58.28%) -83 s/d -70.2 c. PS 64 kbps (26,99 dbm) Kualitas sinyal bagus (dbm) = (41.98%) -69.52 s/d -40.66 Kualitas sinyal sedang (dbm) = (58.02%) -82 s/d -70.15 d. PS 128 kbps (23,62 dbm) Kualitas sinyal bagus (dbm) = (42.27%) -69.92 s/d -40.4 Kualitas sinyal sedang (dbm) = (57.73%) -80 s/d -70.64 e. PS 384 kbps 23,42 (dbm) Kualitas sinyal bagus (dbm) = (42.27%) -69.92 s/d -40.4 Kualitas sinyal sedang (dbm) = (57.73%) -80 s/d -70.64 Sedangkan untuk SIR pada site Node B 3G_RS_KOJA yaitu akan dilakukan simulasi dengan Node B terdekat yaitu Node B 3G_CILINCING. Berikut hasil dari pengukuran yang dilakukan untuk nilai SIR didapatkan hasil sebagai berikut: a. AMR 12,2 kbps (14,77 dbm ) SIR UE dengan kualitas bagus adalah: 100% yaitu sebesar -0.64 s/d 33.92 db b. CS 64 kbps, PS 64 kbps, PS 128 kbps, PS 384 kbps SIR UR dengan kualitas bagus adalah: 100% yaitu sebesar -1 s/d 35.36 db 38
Gambar 3.8 Hasil Simulasi SIR UE Node B 3G_RS_KOJA dan 3G_CILINCING 3.5.3 Hasil Simulasi Jakarta Selatan Node B yang digunakan pada simulasi di 3G_PERTANIAN/ 01JKS197. Jakarta Selatan yaitu Node B Gambar 3.9 Pemetaan Node B 3G_PERTANIAN 39
Berikut adalah hasil simulasi untuk preview LOS untuk Node B 3G_PERTANIAN: Gambar 3.10 Preview LOS Node B 3G_PERTANIAN Perolehan Rx level pada UE dengan kondisi UE yang tersebar pada workspace Node B 3G_PERTANIAN. a. AMR 12,2 kbps (14,77 dbm ) Kualitas sinyal bagus (dbm) = (40.77%) -69.68 s/d -40.01 Kualitas sinyal sedang (dbm) = (59.23%) -89 s/d -70.37 b. CS 64 kbps (13,01 dbm) Kualitas sinyal sedang (dbm) = (41.34%) -69.36 s/d -40.56 Kualitas sinyal sedang (dbm) = (58.66%) -86 s/d -70 c. PS 64 kbps (26,99 dbm) Kualitas sinyal sedang (dbm) = (41.67%) -69.56% s/d -40.68 Kualitas sinyal sedang (dbm) = (58.33%) -84 s/d -70.32 d. 128 kbps (23,62 dbm) Kualitas sinyal sedang (dbm) = (41.55%) -69.6 s/d -40.08 Kualitas sinyal sedang (dbm) = (58.45%) -84 s/d -70.32 40
e. PS 384 kbps 23,42 (dbm) Kualitas sinyal sedang (dbm) = ((41.66%) -69.93 s/d -40.45 Kualitas sinyal sedang (dbm) = (58.34%) -84 s/d -70.6 Sedangkan untuk SIR pada Node B 3G_PERTANIAN yaitu akan dilakukan simulasi dengan Node B terdekat yaitu Node B 3G_POLTANGAN. Dari pengukuran yang dilakukan untuk nilai SIR didapatkan hasil sebagai berikut: a. AMR 12,2 kbps (14,77 dbm ) SIR UE dengan kualitas bagus adalah: 100% yaitu 1 s/d 27.26 db b. CS 64 kbps, PS 64 kbps, PS 128 kbps, PS 384 kbps SIR UE dengan kualitas bagus adalah: 100% yaitu 1 s/d 27.26 db Gambar 3.11 Hasil Simulasi SIR UE Node B 3G_PERTANIAN dan 3G_POLTANGAN 3.5.4 Hasil Simulasi Jakarta Barat Node B yang digunakan pada simulasi di Jakarta Barat yaitu 3G_NILA_KANDI/ 01JKB069 41
Gambar 3.12 Pemetaan Node B 3G_NILA_KANDI Berikut adalah hasil simulasi untuk preview LOS untuk Node B 3G_NILA_KANDI: Gambar 3.13 Preview LOS Node B 3G_NILA_KANDI 42
Perolehan RX Level pada UE dengan kondisi UE yang tersebar pada workspace (area sekitar Node B): a. AMR 12,2 kbps (14,77 dbm ) Kualitas sinayal bagus (dbm) = (41.07%) -69.32 s/d -40.07 Kualitas sinyal sedang (dbm) = (58.93%) -87 s/d -70 b. CS 64 kbps (13,01 dbm) Kualitas sinayal bagus (dbm) = (40.91%) s/d -69.44 s/d -40 Kualitas sinyal sedang (dbm) = (59.09%) -88 s/d -70.08 c. PS 64 kbps (26,99 dbm) Kualitas sinyal bagus (dbm) = (23.17%) -69.56 s/d -40.7 Kualitas sinyal sedang (dbm) = (34.06%) -91.76 s/d -70.3 Kualitas sinyal buruk (dbm) = (42.77%) -111 s/d -92.5 d. PS 128 kbps (23,62 dbm) Kualitas sinayal bagus (dbm) = (40.97%) -69.28 s/d -40.42 Kualitas sinyal sedang (dbm) = (59.03%) -88 s/d -70.06 e. PS 384 kbps 23,42 (dbm) Kualitas sinayal bagus (dbm) = (40.97%) -69.28 s/d -40.42 Kualitas sinyal sedang (dbm) = (59.03%) -88 s/d -70.06 Sedangkan untuk SIR pada Node B 3G_NILA_KANDI yaitu akan dilakukan simulasi dengan Node B terdekat yaitu Node B 3G_PEKOJAN Berikut hasil simulasi antara Node B 3G_NILA_KANDI dan 3G_PEKOJAN yang dilakukan untuk nilai SIR didapatkan hasil sebagai berikut: a. AMR 12,2 kbps (14,77 dbm ) SIR UE dengan kualitas bagus adalah 100% yaitu 2 s/d 15 db b. CS 64 kbps, PS 64 kbps, PS 128 kbps, PS 384 kbps SIR UE dengan kualitas bagus adalah: 100% yaitu 2 s/d 15 db 43
Gambar 3.14 Hasil Simulasi SIR UE Node B Node B 3G_NILA_KANDI dan 3G_PEKOJAN 3.5.5 Hasil Simulasi Jakarta Timur Node B yang digunakan pada simulasi di Jakarta Timur yaitu 3G_SMU_CIKRA/ 01JKT043. Gambar 3.15 Pemetaan Node B 3G_SMU_CIKRA 44
Berikut adalah hasil simulasi untuk preview LOS untuk Node B 3G_SMU_CIKRA: Gambar 3.16 Preview LOS Node B 3G_SMU_CIKRA Perolehan RX Level pada UE dengan kondisi UE yang tersebar pada workspace Node B 3G_SMU_CIKRA adalah: a. AMR 12,2 kbps (14,77 dbm ) Kualitas sinyal bagus (dbm) = (41.94%) -69.46 s/d -40.42 Kualitas sinyal sedang(dbm) = (58.06%) -82 s/d -70.12 b. CS 64 kbps (13,01 dbm) Kualitas sinyal bagus (dbm) = (41.32%) -69.68 s/d -40.44 Kualitas sinyal sedang(dbm) = (58.68%) -86 s/d -70.36 c. PS 64 kbps (26,99 dbm) Kualitas sinyal bagus (dbm) = (41.52%) -69.6 s/d -40 Kualitas sinyal sedang(dbm) = (58.48%) -84 s/d -70.4 d. PS 128 kbps (23,62 dbm) Kualitas sinyal bagus (dbm) = (41.53%) -69.37 s/d Kualitas sinyal sedang(dbm) = (58.47%) -84 s/d -70.07 45
e. PS 384 kbps 23,42 (dbm) Kualitas sinyal bagus (dbm) = (41.53%) -69.37 s/d -40.11 Kualitas sinyal sedang(dbm) = (58.47%) -84 s/d -70.14 Sedangkan untuk SIR pada site 3G_SMU_CIKRA yaitu akan dilakukan simulasi dengan Node B terdekat yaitu Node B 3G_TAMAN_CIPINANG. Dari pengukuran yang dilakukan untuk nilai SIR didapatkan hasil sebagai berikut: a. AMR 12,2 kbps (14,77 dbm ) SIR UE dengan kualitas bagus adalah100% yaitu 1 s/d 31.3dB b. CS 64 kbps, PS 64 kbps, PS 128 kbps, PS 384 kbps SIR UR dengan kualitas bagus adalah 100% yaitu 1 s/d 31.3 db Gambar 3.17 Hasil Simulasi SIR UE Node B 3G_SMU_CIKRA dan 3G_TAMAN_CIPINANG 46