Optimasi Kualitas Penerimaan Sinyal dari Antena Node B pada Sistem UMTS 3G dengan Physical Tuning.

(1)

i Universitas Kristen Maranatha

OPTIMASI KUALITAS PENERIMAAN SINYAL DARI

ANTENA NODE B PADA SISTEM UMTS 3G DENGAN

PHYSICAL TUNING

Ricky Maulana Siahaan (NRP: 1222901)

Email: rickymsiahaan@gmail.com

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik

Universitas Kristen Maranatha

Jl. Prof. Drg. Suria Sumantri 65, Bandung 40164, Indonesia

ABSTRAK

Untuk menggelar layanan telekomunikasi seluler sangat berkaitan dengan luas cakupan layanan (coverage) dan kualitas sinyal yang baik. Pada sistem UMTS 3G ada dua parameter kuat sinyal yang sangat berperan penting pada kualitas jaringan, RSCP dan

EcNo. Besar RSCP dan EcNo perlu diperhatikan agar layanan UMTS 3G tidak hanya luas

secara wilayah, namun kuat sinyal yang diterima peralatan telekomunikasi pengguna mampu memberikan kualitas layanan yang baik.

Pada tugas akhir ini dibahas mengenai upaya perbaikan yang bisa dilakukan untuk meningkatkan kualitas layanan UMTS 3G. Pengukuran dilakukan pada UMTS 3G dengan frekuensi 2100 MHz di tiga lokasi. Upaya perbaikan ini disebut optimasi. Optimasi bisa dilakukan dengan berbagai cara, salah satunya physical tuning. Hasil pengukuran dijadikan dasar perlu atau tidak dilakukan optimasi. Teknik pengukuran yang dilakukan dengan drive test menggunakan software TEMS Investigation lalu dianalisis menggunakan

software ACTIX, sehingga bisa didapat keadaan nyata besar RSCP dan EcNo di daerah

layanan UMTS 3G. Apabila diperlukan optimasi maka akan dilakukan perubahan parameter sudut elevasi dan azimuth antena.

Tujuan dari optimasi ini adalah meningkatkan persentase RSCP ≥ -90 dBm dan

EcNo ≥ -12 dB yang disebut dengan istilah performansi. Pada lokasi 1 performansi RSCP

(2)

ii Universitas Kristen Maranatha Kata kunci: UMTS, 3G, RSCP, EcNo, ACTIX, TEMS, drive test, physical tuning

OPTIMIZATION OF SIGNAL RECEPTION QUALITY

FROM NODE B ANTENNA ON UMTS 3G SYSTEM USING

PHYSICAL TUNING

Ricky Maulana Siahaan (NRP: 1222901)

Email: rickymsiahaan@gmail.com

Electrical Engineering Department, Faculty of Engineering

Maranatha Christian University

Jl. Prof. Drg. Suria Sumantri 65, Bandung 40164, Indonesia

ABSTRACT

Mobile telecommunication services is closely with its coverage services. In addition, quality of signal strength receipt by mobile device also important. On UMTS 3G, two parameters signal strength at mobile devices are RSCP and EcNo. RSCP and EcNo are most important to increase UMTS 3G quality for their customer not only for coverage area but also signal strength receipt by a mobile device that can provide great quality service.

In this final project is discussed how to improve mobile telecommunication coverage for UMTS 3G system. This effort is called optimization. To realize optimization for telecommunication network can be solved using physical tuning method. Optimization can be done if it required based on measurement results. To measure signal strength of UMTS 3G system can be used drive test method with TEMS Investigation software and will be analyzed with ACTIX software, to get actual signal strength in UMTS 3G coverage area service. If optimization is required then the elevation and azimuth on nodeB will be changed.

The main purpose of this optimization is to increase percentage of RSCP ≥ -90

dBm and EcNo ≥ -12 dB which is called performance. In location 1, RSCP ≥ -90 dBm

performance increase 23,23% and EcNo ≥ -12 dB increase 1,99%. In location 2,

(3)

iii Universitas Kristen Maranatha Key word: UMTS, 3G, RSCP, EcNo, ACTIX, TEMS, drive test, physical tuning.

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN

PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN

PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN TUGAS AKHIR KATA PENGANTAR

ABSTRAK... i

ABSTRACT... ii

DAFTAR ISI... iii

DAFTAR GAMBAR... vi

DAFTAR TABEL... viii

BAB I PENDAHULUAN... 1

1.1 Latar Belakang... 1

1.2 Identifikasi Masalah... 2

1.3 Rumusan Masalah... 3

1.4 Tujuan... 3

1.5 Batasan Masalah... 3

1.6 Sistematika Penulisan... 4

BAB II DASAR TEORI... 5

2.1 Konsep Dasar 3G UMTS/WCDMA... 5

2.1.1 Arsitektur 3G UMTS... 6

(4)

iv Universitas Kristen Maranatha

2.1.1.2 UTRAN... 8

2.1.1.2.1 NodeB... 9

2.1.1.2.2 RNC... 9

2.1.1.3 Core Network... 10

2.1.2 WCDMA Cell Breathing... 10

2.1.3 Handover...11

2.1.4 Coverage VS Capacity... 12

2.1.6 GSM VS WCDMA... 13

2.2 WCDMA Optimization... 14

2.2.1 Network Optimization... 14

2.2.2 Drive test UMTS dan Analisis...16

2.2.2.1 Drive test... 17

2.2.2.2 Analisis... 19

2.2.3 Antenna System... 20

2.2.3.1 Isotrophic antenna... 20

2.2.3.2 Antenna beam width... 20

2.2.4 Physical Tuning Optimization... 23

2.3 TEMS Investigation... 26

2.4 ACTIX Software... 27

BAB III PERANCANGAN OPTIMASI... 28

3.1 Pengukuran Awal... 28

3.2 Analisis logfile... 28

3.3 Physical tuning...30

3.4 Pengukuran akhir dan analisis logfile... 30

(5)

v Universitas Kristen Maranatha

BAB IV DATA PENGUKURAN DAN ANALISIS... 33

4.1 Lokasi 1... 33

4.1.1 Perbandingan RSCP... 36

4.1.2 Perbandingan EcNo... 38

4.1.3 Performansi... 40

4.2 Lokasi 2... 40

4.2.1 Perbandingan RSCP... 41

4.2.2 Perbandingan EcNo... 43

4.3 Lokasi 3... 45

4.3.1 Analisis RSCP... 47

4.3.2 Analisis EcNo...48

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 50

5.1 Kesimpulan... 50

5.2 Saran... 51

DAFTAR PUSTAKA... 52

(6)

vi Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Perbedaan TDD dan FDD... 6

Gambar 2.2 Arsitektur sistem 3G UMTS secara sederhana... 7

Gambar 2.3 Arsitektur 3G UMTS... 8

Gambar 2.4 Penyempitan area cakupan sel pada saat trafik tinggi... 11

Gambar 2.5 Contoh tampilan secara visual... 19

Gambar 2.6 Radiation pattern pada main lobe antena... 21

Gambar 2.7 Datasheet untuk antena AGISSON dengan tipe DX-1710-2170-65- 19.5i-M... 22

Gambar 2.8 Sketsa tilt adjustment... 23

Gambar 2.9 Perbedaan mechanical tilt dan electrical tilt... 24

Gambar 2.10 Perbedaan radiation pattern effect dari mechanical tilt dan electrical tilt... 24

Gambar 2.11 Sketsa perubahan tilting θ1menjadi θ2... 25

Gambar 2.12 Azimuth antena nodeB... 26

Gambar 4.1 Hasil pengukuran awal RSCP pada lokasi 1 secara visual... 34

Gambar 4.2 Sketsa pancaran antena nodeB 103543 terhadap wilayah pancaran radiasi... 35

Gambar 4.3 Sketsa pancaran antena nodeB 101073 terhadap wilayah pancaran radiasi... 36

Gambar 4.4 Perbandingan RSCP sebelum optimasi dan sesudah optimasi pada lokasi 1 secara visual... 37

Gambar 4.5 Perbandingan EcNo sebelum optimasi dan sesudah optimasi pada lokasi 1 secara visual... 39

(7)

vii Universitas Kristen Maranatha Gambar 4.7 Perbandingan RSCP sebelum optimasi dan sesudah optimasi pada

lokasi 2 secara visual... 42 Gambar 4.8 Perbandingan EcNo sebelum optimasi dan sesudah optimasi pada

lokasi 2 secara visual... 44 Gambar 4. 9 Sketsa pancaran antena nodeB 101077 terhadap wilayah pancaran

radiasi... 46 Gambar 4. 10 Sketsa pancaran antena nodeB 100083 terhadap wilayah pancaran

(8)

viii Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Contoh hasil statistika RSCP dari suatu pengukuran... 32

Tabel 3.2 Perhitungan kumulatif untuk performansi RSCP dari tabel 3.1... 32

Tabel 4.1 Jarak upper 3 dB, main beam, lower 3 dB pada lokasi 1... 34

Tabel 4.2 Perubahan parameter fisik antena pada lokasi 1... 36

Tabel 4.3 Perbandingan RSCP sebelum optimasi dan sesudah optimasi pada lokasi 1 secara statistika... 38

Tabel 4.4 Perbandingan EcNo sebelum optimasi dan sesudah optimasi pada lokasi 1 secara statistik... 39

Tabel 4.5 Perhitungan kumulatif untuk performansi RSCP dan EcNo pada lokasi 1... 40

Tabel 4.6 Jarak upper 3 dB, main beam, dan lower 3 dB pada lokasi 2... 41

Tabel 4.7 Perbandingan RSCP sebelum optimasi dan sesudah optimasi pada lokasi 2 secara statistik... 43

Tabel 4.8 Perbandingan EcNo sebelum optimasi dan sesudah optimasi pada lokasi 2 secara statistik... 44

Tabel 4.9 Perhitungan kumulatif untuk performansi RSCP dan EcNo pada lokasi 2... 45

(9)

1 Universitas Kristen Maranatha

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Performansi sinyal nodeB pada sistem UMTS 3G yang selalu dinamis mengakibatkan kualitas layanan juga ikut berubah. NodeB merupakan antena pengirim dan penerima sinyal dari dan ke perangkat seluler di sisi pengguna (telepon seluler, laptop, dan sebagainya), atau pada sistem 2G GSM dikenal sebagai BTS (Base Transceiver Station). Performansi sinyal nodeB berubah karena berbagai penyebab, diantaranya bertambahnya pengguna layanan serta sebaran pengguna yang bersifat acak, perluasan area layanan nodeB, kondisi alam, maupun upaya perbaikan performansi sinyal nodeB itu sendiri.

Performansi sinyal nodeB dapat diukur dengan menggunakan perangkat telepon seluler yang biasanya dipakai pengguna. Dengan menggunakan perangkat lunak TEMS INVESTIGATION, dapat dilihat parameter-parameter yang menentukan performansi sinyal yang dihasilkan nodeB. Dari parameter-parameter tersebut dapat disimpulkan baik buruknya kualitas layanan yang tersedia. Kualitas sinyal yang dipancarkan nodeB menentukan kemampuan operator penyedia layanan telekomunikasi untuk memenuhi standar layanan yang ditetapkan pemerintah. Di samping itu kualitas sinyal nodeB juga berpengaruh pada profit perusahaan, semakin banyak pengguna layanan yang disertai layanan yang baik, maka profit juga akan bertambah.

(10)

BAB I PENDAHULUAN

2 Universitas Kristen Maranatha disertifikasi oleh otoritas yang berhak (dalam hal ini Telkom R&D). Berdasarkan hasil pengukuran tersebut dapat dianalisis dan dibuat kesimpulan mengenai kualitas sinyal yang diterima. Kesimpulan yang didapat dijadikan acuan kualitas jaringan 3G UMTS di wilayah tersebut apakah termasuk kategori baik, atau buruk. Jika kondisi baik tidak perlu dilakukan upaya perbaikan, jika terjadi penurunan performa harus segera dilakukan upaya perbaikan.

Penurunan performa jaringan 3G UMTS bisa disebabkan banyak hal, dimulai dari nodeB yang down, kerusakan hardware, coverage yang berubah, sampai pada kapasitas sistem yang penuh[1]. Dalam tugas akhir ini akan dibatasi permasalahan yang akan diperbaiki, yakni yang mencakup tentang coverage. Meningkatkan luas coverage bisa dilakukan dengan penambahan nodeB di daerah yang tidak ada layanan 3G UMTS. Namun penambahan nodeB tidak bisa dilakukan dengan mudah, diperlukan perencanaan yang baik untuk menghasilkan

coverage yang baik. Penambahan nodeB juga berarti menambah cost yang harus

dikeluarkan. Untuk itu ada upaya lain yang bisa dilakukan untuk memperbaiki cakupan coverage, yakni dengan cara physical tuning. Perbaikan dengan physical

tuning menyangkut perubahan sudut kemiringan antena (tilt) dan perubahan

azimuth. Parameter dalam physical tuning dapat terukur. Kemiringan antena

berupa derajat kemiringan antena (tilt) terhadap sumbu sejajar antena (horizontal

polarization) dan azimuth berupa derajat cakupan antena secara horizontal atau

arah pancar antena nodeB[1]. Parameter yang diukur adalah kuat sinyal yang diterima pada ponsel pengguna. Metode pengukuran yang dilakukan menggunakan metode drivetest.

Pada tugas akhir ini, penulis akan melakukan pengukuran awal (sebelum optimasi), analisis, optimasi, lalu pengukuran akhir (sesudah optimasi), dan perbandingan sebelum dan sesudah optimasi.

1.2Identifikasi Masalah

Dalam tugas akhir ini masalah yang akan diselesaikan adalah memperbaiki luas coverage pancaran antena untuk jaringan sistem 3G UMTS dengan metode

physical tuning. Besaran perhitungan dalam physical tuning akan turut dihitung

(11)

BAB I PENDAHULUAN

3 Universitas Kristen Maranatha 1.3Rumusan Masalah

Bahan yang menjadi rumusan masalah pada tugas akhir ini adalah:

1. Bagaimana mengukur serta menganalisis kualitas sinyal nodeB yang diterima telepon seluler pada UMTS 3G?

2. Bagaimana melakukan perbaikan kualitas sinyal nodeB yang diterima telepon seluler pada sistem UMTS 3G dengan physical tuning menggunakan metode trigonometri?

3. Bagaimana melakukan perbandingan terhadap performansi kualitas sinyal

nodeB yang diterima telepon seluler?

1.4Tujuan

Tujuan pada tugas akhir ini adalah:

1. Mengukur serta menganalisis kualitas nodeB yang diterima telepon seluler pada UMTS 3G

2. Melakukan perbaikan kualitas sinyal nodeB yang diterima telepon seluler pada sistem UMTS 3G dengan physical tuning menggunakan metode trigonometri

3. Melakukan perbandingan performansi kualitas sinyal nodeB yang diterima telepon seluler

1.5Batasan Masalah

Batasan masalah pada tugas akhir ini adalah:

1. Optimasi dilakukan sebatas physical tuning tanpa mengetahui daya pancar antena nodeB dan tanpa perhitungan traffic

2. Optimasi dilakukan berdasarkan hasil pengukuran yang sudah ada dengan menggunakan software TEMS INVESTIGATION dengan telepon seluler

Sony Ericsson K800i

3. Tidak dilakukan analisis secara mendalam pada antena, hanya beberapa parameter saja yang mendukung optimasi physical tuning

4. Sinyal yang diukur adalah sinyal yang diterima telepon seluler dari antena

(12)

BAB I PENDAHULUAN

4 Universitas Kristen Maranatha 1.6Sistematika Penulisan

Penyusunan laporan tugas akhir ini terdiri dari lima bab, yaitu: 1. BAB I – PENDAHULUAN

Pada bab ini dibahas mengenai latar belakang masalah,identifikasi masalah, perumusan masalah, tujuan, batasan masalah, dan sistematika penulisan laporan tugas akhir.

2. BAB II – LANDASAN TEORI

Pada bab ini akan dibahas mengenai teori-teori penunjang serta cara kerja sistem. Teori penunjang akan dijadikan acuan bagaimana melakukan upaya perbaikan pada cara kerja sistem.

3. BAB III – PERHITUNGAN OPTIMASI

Bab ini berisi penjelasan bagaimana melakukan perhitungan untuk proses optimasi. Parameter apa yang akan dilakukan optimasi serta bagaimana cara menghitung besar parameter optimasinya.

4. BAB IV – PENGUKURAN DAN ANALISIS DATA

Bab ini berisi hasil pengukuran serta analisis pengukuran. Pengukuran dilakukan sebelum dan sesudah optimasi. Berdasarkan analisis hasil pengukuran dilakukan perbandingan kualitas antara sebelum dan sesudah optimasi.

5. BAB V – KESIMPULAN DAN SARAN

(13)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dari percobaaan dan analisis Tugas Akhir

“Optimasi Kualitas Penerimaan Sinyal Dari Antena nodeB Pada Sistem UMTS 3G

Dengan Physical Tuning”, beserta saran untuk pengembangan selanjutnya. 5.1Kesimpulan

Dari semua proses yang telah dilakukan dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Pada lokasi 1 dilakukan mechanical uptilt pada antena nodeB 101073 dari 3° menjadi 2°, dan untuk antena nodeB 103543 dari 4° menjadi 3° dapat meningkatkan performansi RSCP sebesar 23,23% dan EcNo sebesar 1,99%

2. Pada lokasi 2 dilakukan mechanical uptilt untuk antena nodeB 103500 dari 4° menjadi 2° beserta re-azimuth dari 45° menjadi 30° dan mechanical uptilt untuk antena nodeB 100971 dari 4° menjadi 2° dan re-azimuth dari 250° menjadi 230° dapat meningkatkan performansi RSCP sebesar 26,25% dan EcNo sebesar 12,78%

3. Pada lokasi 1 peningkatan RSCP yang begitu besar diakibatkan kondisi sebelum optimasi yang cukup buruk, dimana RSCP ≥ -90 dBm hanya mencapai 60,47%.

4. Pada lokasi 2 peningkatan RSCP yang begitu besar diakibatkan kondisi sebelum optimasi yang cukup buruk, dimana RSCP ≥ -90 dBm hanya mencapai 58,31%.

(14)

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

51 Universitas Kristen Maranatha 5.2Saran

Adapun saran untuk pengembangan tugas akhir ini adalah:

1. Dilakukan percobaan di daerah perkotaan yang terdapat gedung tinggi untuk mencoba optimasi physical tuning di perkotaan. 2. Melakukan perbandingan pengukuran daya terima

menggunakan telepon seluler dari vendor seperti Nokia dengan menggunakan software NEMO.

(15)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Laiho Jaana, Achim Wacker, “, Radio Network Planning and Optimisation

Second Edition”, 2005 John Wiley & Sons, Ltd

[2] Lee William C. Y., “Mobile Cellular Telecommunications”, 1995 McGraw -Hill, Inc

[3] Obaidat P. Nicopolitidis, M. S., G. I. Papadimitriou and A. S. Pomportsis, “Wireless Networks”, 2003 John Wiley & Sons, Ltd

[4] Wardhana Lingga, 2011, “2G/3G RF Planning and Optimization for

Consultant,” www.nulisbuku.com, Jakarta 2011

[5] Wardhana Lingga 2014, “4G Handbook Edisi Bahasa Indonesia,” www.nulisbuku.com, Jakarta 2014

[6] Base Station Antenna Catalogue, Huawei Technologies Co., Ltd [7] Kathrein Scala Division Simulator, KATHERINE-Weke KG

[8] http://babakhalid.com/perbedaan-umts-tdd-dan-fdd (diakses tanggal 4 Juni 2015)

[9] http://duniatelcoagung.blogspot.com/2014/02/konsep-dasar-jaringan-3g-wcdma.html (diakses tanggal 4 Juni 2015)

[10] http://studyinformatics.blogspot.com/2012/07/jaringan-seluler-2g-3g-lte.html (diakses tanggal 4 Juni 2015)

[11] http://www.memoireonline.com/02/11/4244/Installation-et-maintenance-dune-BTS.html (diakses tanggal 4 Juni 2015)