Frekuensi Reuse Frequency Reuse adalah penggunaan ulang sebuah frekuensi pada suatu sel, dimana frekuensi tersebut sebelumnya sudah digunakan pada satu atau beberapa sel lainnya. Terbatasnya spektrum frekuensi yang dapat digunakan pada sistem komunikasi bergerak menyebabkan penggunaan spektrum frekuensi tersebut harus seefisien mungkin. Jarak antara 2 sel yang menggunakan frekuensi yang sama ini harus diatur sedemikian rupa sehingga tidak akan mengakibatkan interferensi. Latar belakang penerapan frequency reuse ini adalah karena adanya keterbatasan resource frekuensi yang dapat digunakan, sedangkan kebutuhan akan ketersedian coverage area yang lebih luas terus meningkat. Maka agar coverage area baru dapat diwujudkan, dibuatlah sel-sel baru dengan menggunakan frekuensi yang sudah pernah digunakan sebelumnya oleh sel lain. Gambar di bawah ini menunjukan pemetaan geographis penggunaan freukensi pada beberapa sel, dimana digunakan mekanisme frequency reuse Inti dari konsep selular adalah konsep frekuensi reuse. walaupun ada ratusan kanal yang tersedia, bila setiap frekuensi hanya digunakan oleh satu sel, maka total kapasitas sistem akan sama dengan total jumlah kanal. Dalam penggunaan kembali kanal frekuensi diusahakan agar daya pemancar masing masing BS tidak terlalu besar, hal ini untuk menghindari adanya interferensi akibat pemakaian kanal yang sama Interferensi Co- Channel).
Jarak minumum frekuensi reuse yang diperbolehkan ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu jumlah sel yang melakukan frekuensi reuse, bentuk geografis suatu wilayah, tinggi antena, dan besarnya daya pemancar pada masing masing base station. Dalam hal ini jarak minimum frequency reuse dapat dicari dengan rumus pendekatan teori sel hexsagonal, yaitu : dimana : D = Jarak minimum sel yang menggunakan kanal frekuensi yang sama. R = Radius sel, dihitung dari pusat sel ke titik terjauh dalam sel. K = Banyaknya sel per kelompok / pola sel / pola frequency reuse. Pola frequency reuse pada sistem selular diperlihatkan gambar. Pengaturan pola tersebut harus sebaik mungkin, hal ini untuk menghindari interferensi akibat adanya penggunaan kanal yang berdekatan (Interferensi Adjacent Channel) dan interferensi co-channel.\ Besaran D/K disebut sebagai faktor reduksi kanal dengan frekuensi yang sama. Besaran tersebut menentukan kualitas transmisi dalam perencanaan sistem selular agar tidak terjadi interferensi co-channel. Dari persamaan juga terlihat bahwa, jika jarak D semakin besar, maka jumlah kelompok sel akan bertambah, sehingga interferensi co-channel akan berkurang, dengan catatan daya pemancar pada BS tidak terlalu besar. Tetapi untuk pita frekuensi yang sama, jumlah kanal/sel akan berkurang yang berarti kapasitas trafik per sel akan lebih kecil
Handoff Pada komunikasi seluler, istilah handoff merupakan proses transfer suatu ongoing call atau data session dari suatu kanal yang terhubung dalam satu inti jaringan ke kanal lain. Pada komunikasi satelit, istilah tersebut diartikan pengalihan tanggung jawab kontrol satelit dari satu stasiun bumi k stasiun yg lain tanpa kesalahan (loss) atau interupsi layanan. Istilah British English untuk panggilan seluler adalah handover, yang terminologinya berstandar 3GPP yang berasal dari teknologi Eropa seperti GSM dan UMTS. Gambar 4. Proses terjadinya Handoff TIPE HANDOFF : Untuk menjelaskan klasifikasi di atas mengenai inter-cell dan intra-cell handoff, dapat pula dibagi menjadi hard dan soft handoff: Hard handoff adalah suatu metode dimana kanal pada sel sumber dilepaskan dan setelah itu baru menyambung dengan sel tujuan. Sehingga koneksi dengan sel sumber terputus sebelum menyambung dengan sel target untuk alasan tersebut hard handoff juga dikenal dengan sebutan break-before-make. Hard handoff dimaksudkan untuk meminimalkan gangguan panggilan secara instan. Suatu hard handoff dilakukan oleh jaringan selama panggilan berlangsung. Soft handoff adalah suatu metode dimana kanal pada sel sumber tetap tersambung dengan user sementara secara paralel juga menghubungi kanal pada sel target. Pada
kasus ini, sambungan ke target harus berhasil dahulu sebelum memutus sambungan dengan sel sumber, karena itulah soft handoff juga disebut make-before-break. Interval selama terjadinya dua sambungan dilakukan secara paralel bisa saja singkat maupun substansial (tergantung kondisi yang memungkinkan). Karena alasan inilah soft handoff dapat dilakukan dengan koneksi lebih dari satu sel, misalnya koneksi dengan tiga sel, empat atau lebih, semua dapat dilakukan oleh telepon dalam satu waktu. Ketika panggilan dalam keadaan soft handoff, sinyal yang terbaik dari semua penggunaan kanal dapat dimanfaatkan untuk panggilan pada saat itu atau semua sinyal dikombinasikan agar dapat menghasilkan duplikat sinyal yang lebih baik. Kemudian yang lebih menguntungkan adalah, ketika kedua performa dikombinasikan pada downlink (forward link) dan uplink (reverse link) maka handoff tersebut menjadi lebih halus (softer). Softer handoff dapat dilakukan apabila sel yang mengalami handoff berada dalam satu situs sel. Kegunaan dari hard handoff adalah apabila terjadi suatu keadaan dimana suatu panggilan hanya menggunakan satu kanal. Hard handoff dilakukan secara singkat dan seringkali tidak dirasakan oleh pengguna. Pada sistem analog bisa saja terdengar seperti bunyi klik atau beep yang sangat singkat, sedangkan pada sistem digital hal ini hampir tidak terasa. Keuntungan lain dari hard handoff adalah perangkat telepon tidak memerlukan kemampuan untuk menerima dua atau lebih kanal secara paralel, sehingga lebih murah dan sederhana. Namun hal ini juga memiliki kekurangan, yaitu tingkat keberhasilan yang rendah dimana kerap kali terjadi panggilan putus atau terganggu. Teknologi yang mendukung hard handoff biasanya memiliki prosedur atau tata cara untuk menstabilkan koneksi dari sel sumber apabila koneksi ke sel target tidak dapat dilakukan (gagal). Namun sayangnya proses stabilisasi ulang ulang ini tak selalu berhasil (pada beberapa kasus panggilan akan terputus) dan bahkan memungkinkan pula prosedur tersebut justru mengakibatkan putusnya sambungan. Sementara itu, keunggulan dari soft handoff adalah, sambungan pada sel sumber hanya akan terputus ketika sudah tersambung dengan sel target sehingga kemungkinan putusnya panggilan lebih rendah. Namun, keunggulan yang lebih besar adalah pemeliharaan kanal yang secara simultan pada banyak sel dan panggilan hanya bisa gagal apabila kanal
terinterferensi atau mengalami pemudaran (fade) pada waktu yang bersamaan. Fading dan interferensi pada kanal yang berbeda tidak saling berhubungan, sehingga kemungkinan terjadi dalam waktu yang bersamaan dalam kanal sangatlah kecil. Sehingga kehandalan koneksi meningkat apabila panggilan menggunakan soft handoff. Karena pada suatu jaringan seluler, mayoritas handoff terjadi pada tempat-tempat yang tidak terlingkupi dengan baik, dimana panggilan (secara frekuentif) menjadi tidak dapat diandalkan ketika kanal mengalami interferensi atau fading, soft handoff membawa peningkatan yang signifikan untuk peningkatan kehandalan dari sel dengan tidak menggabungkan interferensi dan fading dalam satu kanal. Namun keunggulan ini berdampak pada makin kompleksnya perangkat keras dalam telepon, yang harus dapat digunakan untuk memproses beberapa kanal secara paralel. Harga lain yang harus dibayar adalah beberapa kanal dalam jaringan harus disediakan untuk satu panggilan. Hal ini mengurangi jumlah kanal yang bebas sehingga mengurangi kapasitas jaringan. Dengan menyesuaikan durasi selama handoff dan ukuran dari area yang ditangani, teknisi jaringan dapat menyeimbangkan manfaat dari kehandalan panggilan ekstra untuk melawan harga (konsekuensi) dari pengurangan kapasitas. IMPLEMENTASI HANDOFF Realisasi praktis dari soft handoff pada jaringan seluler adalah menambahkan daftar sel target yang potensial, yang dapat digunakan untuk pengalihan panggilan dari sel target. Sel target yang potensial disebut tetangga (neighbour) dan daftarnya disebut neighbour list. Pembuatan list untuk sel yang diberikan tidak dilakukan secara dengan mudah dan menggunakan perangkat komputer khusus. Mereka mengimplementasikan algoritma yang berbeda dan bisa digunakan untuk input data dari daerah pengukuran atau dari prediksi komputer dari propagasi gelombang radio pada area yang dilingkupi sel. Selama terjadinya panggilan, satu atau lebih parameter sinyal pada kanal sumber dimonitor dan dinilai untuk diputuskan kapan handoff dibutuhkan. Arah downlink (forward link) dan/atau uplink (reverse link) juga dimonitor. Handoff bisa saja diminta oleh telepon atau oleh BTS dari sel sumber tersebut dan pada beberapa sistem oleh BTS terhadap neighbouring cell. Telepon dan BTS dari neighbouring cell saling memonitor sinyal satu sama lain dan calon target terbaik dipilih di antara sel dalam neighbouring cell. Pada beberapa
sistem, terutama yang berbasis CDMA, calon target juga bisa dipilih dari sel yang tidak berada di dalam neighbouring list. Setelah proses tersebut selesai maka selesai pula usaha untuk mengurangi interferensi selama efek near-far. Co-channel interference Interferensi co-channel merupakan fungsi dari parameter q yang didefinisikan sebagai: q = D R dimana: D = jarak antara sel-sel yang menggunakan frekuensi yang sama R = radius selnilai q disebut faktor pengurangan interferensi co-channel (co-channel reductionfactor) dapat ditentukan untuk setiap level dari perbandingan sinyal terhadapinterferensi yang diinginkan. Co-channel interface atau CCI disebabkan oleh sel yg menggunakan frekuensi Yg sama, Dimana sel ini disebut sbg sel co-channel. CCI ini tidak dapat dihilangkan dgn memperbesar daya pembawa di pemancar. Ini karena, bila daya dinaikkan maka akan menaikkan daya Interferensi yg berasal dari sel co-channel. Untuk menghilangkan pengaruh interferensi, maka Jarak sel co-channel harus dipisahkan sedemikian sehingga secara fisik tidak terpengaruh oleh propogasi gelombang. CCI tidak dipengaruhi oleh daya pemancar tetapi merupakan fungsi jari-jari sel, R dan jarak Sel co-channel, D. Parameter co-channel reuse, Q di definisikan sebagai perbandingan D/R
Yang dinyatakan sebagai : Q = D / R = 3N Semakin besar Q, maka semakin besar jarak sel co-channel yg akan mengurangi pengaruh Interferensi. Nilai Q yg besar juga akan meningkatkan kualitas transmisi disebabkan dgn Mengecilnya level co-channel interference. Nilai Q yg kecil menyebabkan kapasitas sistem Meningkat karena ukuran cluster menjadi kecil. Perbandingan sinyal terhadap interfernce atau signal to interference ratio (SIR) dinyatakan ; Seperti telah diketahui bahwa daya yg diterima oleh suatu receiver akan semakin turun dgn Makin jauh jarak receiver dari transmitter. Dapat di katakan untuk daya yg disebabkan oleh Suatu sumber penginterferensi pada komunikasi seluler sebanding dgn jarak sebagai D-n, Dimana n adalah faktor rugirugi propogasi (2<n<5). Untuk jumlah kanal penyebab interferensi I=6, didapat nilai SIR sebagai : 1 i n S I = (D k R ) k=1
Adjacent-channel interference Adjacent-channel interference (ACI) merupakan gangguan yang disebabkan oleh asing kekuatan dari sinyal dalam saluran yang berdekatan. ACI dapat disebabkan oleh penyaringan tidak memadai (seperti penyaringan yang tidak lengkap tidak diinginkan modulasi produk dalam FM sistem), tidak benar tala atau kontrol frekuensi miskin (dalam saluran referensi, saluran mengganggu atau keduanya). ACI dibedakan dari crosstalk. Regulator siaran sering mengelola spektrum siaran untuk meminimalkan gangguan yang berdekatan-channel. Sebagai contoh, di Amerika Utara, radio FM stasiun di satu wilayah tidak dapat dilisensikan pada frekuensi yang berdekatan - yaitu, jika suatu stasiun dilisensikan di 99,5 MHz di kota, frekuensi 99,3 MHz dan 99,7 MHz tidak dapat digunakan di mana saja dalam jarak tertentu dari pemancar stasiun itu, dan frekuensi kedua berdekatan 99,1 MHz dan 99,9 MHz dibatasi untuk penggunaan khusus seperti stasiun-daya rendah. Pembatasan serupa sebelumnya diterapkan pada frekuensi ketiga yang berdekatan juga (yaitu 98,9 MHz dan 100,1 MHz dalam contoh di atas), tetapi ini tidak lagi diamati. Berdekatan-channel interferensi yang Sebuah penerima pengalaman dari pemancar B adalah jumlah kekuatan yang B memancarkan ke A channel-yang dikenal sebagai "emisi yang tidak diinginkan", dan diwakili oleh ACLR (Berdekatan Channel Rasio Kebocoran)-dan kekuasaan yang A mengambil dari saluran B, yang diwakili oleh ACS (Channel Berdekatan Selektivitas). B memancarkan daya ke A saluran disebut berdekatan-channel kebocoran (emisi yang tidak diinginkan). Hal ini terjadi karena filter RF memerlukan roll-off, dan tidak menghilangkan sinyal sama sekali. Oleh karena itu, B memancarkan beberapa kekuatan dalam saluran yang berdekatan yang diambil oleh A. A menerima beberapa emisi dari saluran B karena roll off dari filter selektivitas. Selektivitas filter dirancang untuk "memilih" saluran. POWER CONTROL
Power Control merupakan suatu upaya untuk mengontrol daya pancar dari BTS atau dari MS agar mendapatkan kualitas komunikasi yang baik, level interferensi dapat ditekan seminimal mungkin dan memaksimalkan kapasitas. Dalam sistem CDMA, interferensi di jalur forward dan reverse dapat dikurangi dengan suatu mekanisme penurunan pemakaian daya oleh MS atau BTS. Dengan diaturnya level daya pancar MS atau BTS maka pemakaian daya MS atau BTS dan juga interferensinya dapat dikurangi. Power Control dalam sistem komunikasi CDMA terdiri dari dua jenis, yaitu: 1. Forward Link Power Control Forward Link Power Control merupakan kontrol daya dari arah BTS ke MS. Secara garis besar Forward Link Power Control ditujukan untuk mengontrol level daya pancar BTS. Sedangkan untuk lebih jauh lagi, pada arah BTS ke MS, power control dibutuhkan untuk meminimumkan interferensi ke sel lain dan untuk mengimbangi terhadap interferensi dari sel lain. Metode yang digunakan adalah fast closed loop power control yang bertujuan untuk memperbaiki performansi MS yang berada di tepi sel dimana sinyal dari BTS semakin lemah sedangkan interferensi dari sel lain semakin kuat. BTS secara periodik akan menurunkan daya pancarnya, sementara MS mengukur frame error ratio (FER) yang terjadi. Ketika FER mencapai nilai 1% maka MS meminta BTS agar tidak lagi menurunkan daya pancarnya 2. Reverse Link Power Control Reverse Link Power Control merupakan kontrol daya dari arah MS ke BTS. Pada lintasan balik ini, sinyal akses jamak menduduki spektral frekuensi yang sama tetapi jarak dari masingmasing MS dalam satu BS tidak sama. Inilah yang mengakibatkan interferensi pada arah balik lebih dominan terjadi karena aktifitas mobility (pergerakan) MS dalam sel akan mempengaruhi besar kecilnya redaman propagasi dan level daya terima di BS. Penerimaan sinyal dari MS terdekat (near-in) akan menghalangi penerimaan sinyal yang lebih lemah dari MS lebih jauh (far-end). Pergerakan MS akan mengakibatkan perubahan loss tetapi di lain hal pergerakan MS akan mengakibatkan slow fading atau fast fading yang mengakibatkan level daya terima berflaktuasi terus menerus. Untuk mengatasi problem tersebut, skema kontrol daya reverse link dibagi menjadi dua bagian yaitu : a. Reverse Link Open Loop Power Control (RLOLPC) Algoritma proses RLOLPC adalah jika MS menerima sinyal pilot dengan daya tinggi maka MS akan menurunkan daya pancarnya, begitu juga sebaliknya. Jadi sebenarnya pengontrollan daya dilakukan berdasarkan informasi hasil pengukuran sinyal pilot dari BS pada lintasan maju (forward link). RLOLPC merupakan kontrol daya untuk mengestimasi perubahan (fluktuasi) level daya yang lambat yang diakibatkan slow fading effect, RLOLPC terlalu lambat untuk mengestimasi fluktuasi daya yang cepat akibat fast fading. b. Reverse Link Close Loop Power Control (RLCLPC) Penggunaan teknik direct sequence spread spectrum untuk sistem seluler CDMA memerlukan penggunaan beberapa bentuk dari adaptive power control.power control menyediakan cara untuk menyamakan level daya yang diterima pada BS untuk semua MS yang berada di coverage BS tersebut. Tanpa power control, near-far effect dapat secara drastis menurunkan kinerja sistem.
Algoritma CLPC menggunakan estimasi daya yang diterima pada BS untuk menginstruksikan setiap MS untuk mengurangi level daya pancarnya.mekanisme CLPC dapat secara efektif mengkompensasi variasi kanal yang cepat akibat multipath fading dalam sistem teresterial, dimana delay propagasi dan proses lebih kecil dibandingkan waktu korelasi dari kanal