BAB II TINJAUAN PUSTAKA. 2.2 Awal Perkembangan GSM (Global System for Mobile Communications ) di

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.2 Awal Perkembangan GSM (Global System for Mobile Communications ) di Indonesia

PT. Telekomunikasi Indonesia sebagai penyelenggara telekomunikasi terbesar di Indonesia telah mempersiapkan proyek GSM ini dengan sungguh – sungguh. Sebagai langkah awal pada bulan Agustus 1992, PT. Telkom mengadakan studi komparasi kebeberapa operator dan manufactures sistem seluler di Eropa, Amerika dan Hongkong.

Menindak lanjuti langkah sebelumnya, PT. Telkom mengundang para vendor (Siemens, Alcatel, Ericsson dan AT&T) untuk mempresentasikan teknologinya kepada tim di Indonesia, dari sini selanjutnya dapat ditentukan spesifikasi teknis dan struktur dasar GSM yang akan digunakan. Pemerintah Indonesia menetapkan sistem seluler GSM yang digunakan karena sistem ini sesuai dengan sistem yang telah ada yaitu EWSD, NEAX dan 5-SS. Oktober 1993 Batam sebagai proyek GSM di Indonesia.

Dirjen Postel mengeluarkan ketetapan nomor 4243/Dirjen/1993 tanggal 14 desember 1993 yang menetapkan sistem telepon bergerak seluler GSM Batam-Bintan dengan memakai swiching dari Siemens dan radio (BSC, SRB) dari Ericsson. Sebenarnya di Batam pada waktu itu telah beroperasi sistem telepon kabel bergerak inti multy zone memakai sistem AMPS pada frekuensi 800 MHz tetapi kurang diminati (dari 500 subcriber hanya 86 yang terpasang) dan sering mengalami interferensi dengan ETACS Singapura.

2.3 Alokasi Frekuensi GSM Telkomsel

GSM Telkomsel di Indonesia berjalan di dua frekuensi yaitu 900 MHz dan 1800 MHz. Di frekuensi 900 MHz, GSM memiliki 140 slot kanal frekuensi pembawa dengan rentang nilai frekuensi:

• uplink : 890 MHz - 915 MHz

• downlink : 935 MHz - 960 MHz

Nilai rentang frekuensi untuk tiap slotnya adalah sebesar 200 kHz. Kemudian kedua sub-band tersebut dibagi lagi menjadi kanal-kanal, sebuah kanal pada satu

sub-band memiliki pasangan dengan sebuah kanal pada sub-band yang lain. Tiap sub-band dibagi menjadi 124 kanal, yang kemudian masing-masing diberi nomor

yang dikenal sebagai ARFCN (Absolute Radio Frequency Channel Number). Jadi sebuah MS yang dialokasikan pada sebuah ARFCN akan beroperasi pada satu frekuensi untuk mengirim dan satu frekuensi untuk menerima sinyal.

Untuk GSM, jarak antar pasangan dengan ARFCN sama selalu 45MHz, dan

bandwidth tiap kanal sebesar 200kHz. Kanal pada tiap awal sub-band digunakan

sebagai guard band. Spektrum GSM menghasilkan 124 ARFCN, masing-masing diberi nomor 1 sampai 124. Kanal sebanyak 124 inilah yang nantinya dibagi-bagi buat operator-operator GSM yang ada di suatu negara.

Gambar 2.1 GSM & GPRS radio interface [sumber : communication management]

Untuk meningkatkan kapasitas kanal GSM, maka digunakan frekuensi selain

900 MHz, yaitu frekuensi 1800 MHz. Penggunaan frekuensi ini akan meningkatkan

kemampuan untuk melayani pelanggan GSM tetapi memiliki sisi negatif karena

pengaruh penggunaan frekuensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan frekuensi

900 MHz tadi. GSM di frekuensi 1800 MHz biasa dikenal sebagai DCS (Digital

Celluler System) 1800. Standarisasi band frekuensi untuk beberapa negara

diperlihatkan dalam tabel 2.1 berikut.

Tabel 2.1 Standarisasi frekuensi bands pada GSM

[Sumber: The Journal of The Communication Network ]

Pada DCS 1800, ada 374 kanal frekuensi pembawa yang bisa digunakan untuk

melayani pelanggan GSM. Kanal-kanal itu dibagi menjadi:

• uplink : 1720 MHz - 1785 MHz

• downlink : 1805 MHz - 1880 MHz

Gambar 2.2 Pembatasan Frekuensi GSM [Sumber: The Journal of The Communication Network ]

DCS 1800 biasa diterapkan di daerah perkotaan di mana diperlukan kapasitas

pelayanan yang sangat besar karena jumlah pelanggan yang relatif banyak.

digunakan frekuensi yang lebih besar yaitu frekuensi 1900 dan dikenal dengan PCS

(Personal Communication System) 1900.

• uplink : 1850MHz - 1910MHz

• downlink : 1930MHz - 1990MHz

PCS 1900 akan memiliki coverage area yang lebih sempit tetapi dengan kapasitas yang lebih besar untuk melayani pelanggan jika dibandingkan dengan kapasitas sel DCS 1800 maupun GSM 900.

2.3 Asitektur Jaringan GSM

Arsitektur jaringan GSM seperti pada gambar 2 terdiri dari 3 komponen utama yaitu: 1. Mobile Station (MS)

2. Base Station Subsytem (BSS) 3. Network Switching Subsytem (NSS)

Gambar 2.3 Arsitektur Jaringan GSM [sumber : AIRCOM International 2002]

Bagian paling rendah dari system GSM adalah MS (Mobile Station) bagian ini berada pada tingkat pelanggan dan portable. Pada tiap sel terdapat BTS (Base Tranciever Station). BTS ini fungsinya sebagai stasiun penghubung yang berhubungan langsung dengan Mobile Station (Handphone) pelanggan GSM.

BTS pada dasarnya hanya merupakan “pesuruh” saja. Otak yang mengatur lalu-lintas trafik di BTS adalah BSC (Base Station Controller). Location Updating, penentuan BTS dan proses Handover pada percakapan ditentukan oleh BSC ini. Beberapa BTS pada satu region diatur oleh sebuah BSC. BSC-BSC ini dihubungkan dengan MSC (Mobile Switching Center). MSC merupakan pusat penyambung yang menyatu jalur hubungan antar BSC maupun antar BSC dan jenis layanan komunikasi lain (PSTN, operator GSM lain, CDMA, dan sebagainya). Saat ini teknik switching terus berkembang, dan begitu pula dengan layanan GSM. Beberapa operator GSM di Indonesia telah menerapkan Intelegent Network lanjutan dalam teknik switchingnya.

2.3.1 Mobile Station (MS)

Mobile Station (MS) terdiri dari Mobile Equipment (ME) yang disebut juga terminal,

dan sebuah SIM (Subscriber Identity Module) card. SIM Card memberikan personal

mobilitas sehingga pelanggan dapat mengakses jaringan GSM bersangkutan dengan

menggunakan terminal (Handphone) lain. Dengan memasukan SIM Card tersebut ke

terminal GSM, pelanggan dapat menerima dan membuat panggilan (Call), dan

berbagai layanan yang disediakan operator pengeluar SIM Card tersebut. Mobile

Equipment (ME) diidentifikasikan oleh suatu kode unik yang disebut dengan IMEI

(International Mobile Equipment Identity). SIM Card sendiri berisi data-data

pelanggan, kode rahasia untuk autentifikasi, dan informasi lainnya. SIM Card dapat

dilindungi dari anautorized user dengan password atau PIN (Personal Identity

Number).

2.3.2 Base Station Subsystem (BSS)

BSS adalah interface antara MS dengan (Mobile Station) dan MSC (Mobile Switching Centre) pada system selular GSM. Teknik radio digital digunakan untuk hubungan (air – interface) antara BSS dan MS. BSS menyediakan interface sinyal

digital pada land network (A-interface) antara BSS dan MSC terdiri dari BSC, BTS dan XCDR (speech trancoder).

2.3.2.1 Base Station Controller (BSC)

Fungsi dari BSC adalah untuk mengontrol BTS, memproses bentuk panggilan, operation and maintenance dan menyediakan interface antara BSS dan MSC (A-interface). Sedangkan fungsi utamanya adalah mengatur kanal radio dan mentransfer sinyal informasi dari dank e Mobile Station (MS).

2.3.2.2 Base Transceiver Station (BTS)

Setiap BTS menyediakan kanal radio (RF- carriers) untuk suatu area cakupan. Kanal RF digunakan untuk hubungan antara MS dan BSS (Air-interface). BTS mengandung transceiver radio yang menangani sebuah cell dan hubungan dengan Mobile Station (MS).

BTS sering juga disebut dengan Radio Base Station (RBS). BTS merupakan penghubung antar terminal pelanggan dan sentral melalui kanal frekuensi radio. Sering disebut sebagai cell site. Untuk mencakup suatu daerah pelayanan dibutuhkan satu atau lebih BTS, tergantung jumlah sel di dalam pelayanan.

BTS terdiri dari :

a. Unit Kontrol

Unit kontrol digunakan untuk komunikasi data dengan MTSO serta data signaling dengan Mobile Station (MS) dalam jaringan radio. Unit kontrol ini berfungsi sebagai manajemen kanal radio, misalnya untuk menangani handoff dan untuk mengontrol level daya pancar pada base station dan mobile unit.

b. Unit Kanal

Perangkat pemancar dan penerima akan diperlengkapi atau diberikan dalam setiap unit kanal. Sebagian besar unit kanal adalah unit kanal bicara. Unit kanal pada suatu ketika akan berfungsi menyalurkan panggilan, tergantung pada jumlah panggilan pada BTS yang harus dilaksanakan.

Gambar 2.4. Base Tranceiver Station

2.3.3 Network Subsystem

NSS terdiri dari Mobile Switching Center (MSC), Home Location Register (HLR), Visitor Location Register (VLR), Equipment Identity Register (EIR) dan Authentication Center (AuC).

2.3.3.1 Mobile Switching Center (MSC)

MSC merupakn inti dari jaringan GSM. Fungsinya untuk menghubungkan pelanggan mobile ke PSTN atau ke pelanggan mobile lainnya. Untuk menangani permintaan panggilan, MSC dapat mengakses informasi dari ketiga database HLR, VLR dan AuC. Setelah menggunakan ketiga database tersebut MSC mengupdate ketiga database sesuai informasi terakhir dari status panggilan dari posisi pelanggan.

2.3.3.2 Home Location Register (HLR)

HLR menyimpan semua data yang berhubungan dengan pesawat pelanggan. Data statis menerangkan kapabilitas akses pelanggan, jenis pelayanan dan pelayanan tambahan. HLR juga mempunyai data dinamis tentang pesawat pelanggan yang roaming. MSC menggunakan data dinamik untuk segera meroutekan panggilan yang datang ke pesawat pelanggan yang dipanggil.

2.3.3.3 Visitor Location Register (VLR)

VLR menyimpan informasi tentang pesawat pelanggan yang memasuki area pelayanannya. VLR dapat dianggap sebagai database pelanggan yang dinamik yang secara intesif bertukar data dengan HLR. Hubungan kedua database tersebut memungkinkan MSC untuk menset-up panggilan yang masuk maupun keluar dalam area pelayanan MSC tersebut. Data disimpan dalam VLR mengikuti pelanggan jika memasuki area lain.

2.3.3.4 Equipment Identity Register (EIR)

EIR merupakan database yang menyimpan International Mobile Equipment Identity (IMEI) pesawat pelanggan. Database tersebut dikategorikan dalam tiga hal yaitu white list (pesawat tersebut sah atau legal), Grey list (pesawat sedang dalam pengamatan), black list (pesawat tersebut tidak sah atau illegal).

2.3.3.5 Authentication Centre (AuC)

AuC adalah pengukuran keamanan dan memproteksi informasi pesawat pelanggan terhadap gangguan melalui media udara. Karena rentannya keamanan dari media udara, spesifikasi GSM memasukan pengukuran untuk otoritas pelanggan dan kunci

rahasia yang disimpan dalam AuC. Database dalam AuC juga diproteksi terhadap mekanisme akses yang tidak berhak.

2.4. Konsep Seluler

Dalam sistem radio seluler terdapat empat bentuk sel yaitu lingkaran, segitiga sama sisi, bujur sangkar dan segi enam beraturan (heksagonal). Bentuk sel yang paling cocok untuk sistem radio seluler adalah berbentuk heksagonal karena dengan radius sel yang sedikit untuk mencakup wilayah pelayanan dibandingkan dengan bentuk sel segitiga atau bujur sangkar. Bentuk sel yang sesungguhnya tidak beraturan dan bergantung pada kontur permukaan daerah seperti terlihat pada gambar 2.5.

Gambar 2.5. Kondisi sel heksagonal dan bentuk cakupannya

Beberapa faktor yang paling mempengaruhi ukuran sel didalam suatu daerah layanan yaitu : kepadatan trafik telepon, kekuatan pemancar, sensitivitas penerima dari BTS maupun dari MS, tinggi antena (BTS maupun MS) dan keadaan topografinya.

Bentuk sel heksagonal sering digunakan dalam perencanaan karena dapat mempermudah dalam menganalisa. Luas daerah yang diliputi oleh sebuah sel heksagonal adalah sebesar :

2 3 2 3 R L = × × (2.1) dimana :

(

2

)

Km heksagonal sel sebuah daerah luas = L

( )

Km

2.5 Jenis Antena Untuk Base Station

Pada umumnya GSM Telkomsel mengunakan antena keluaran Kathrein. Berdasarkan jenis antena yang digunakan, sel dapat dibagi menjadi dua yaitu sel omnidireksional dan sel sektoral. Sel omnidireksional hanya mampu melayani dengan luasan yang sempit. Pada sel sektoral terdapat tiga arah pancaran, yang masing-masing melingkupi area sebesar 120o.

Gambar 2.6. Jenis Antena

Satu sel akan dilayani oleh site. Dalam satu site bisa memiliki lebih dari satu sel. Setiap site biasanya terdiri atas sebuah menara (tower) antena dan shelter. Ada juga yang hanya menjadi pengulang (repeater) untuk minilink saja. Penempatan site biasanya dilakukan di atas tanah, namun untuk daerah yang padat site ditempatkan di atas gedung-gedung yang tinggi. Konfigurasi site dapat dilihat pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7. Konfigurasi Site 1 2 1200 1200 1200 300 300

Menara (1) : Menara digunakan untuk meletakkan berbagai macam antena. seperti antena sektoral, antena dan radio transmisi (minilink). Tinggi menara disesuaikan dengan kebutuhan.

Shelter (2) : Shelter terbuat dari bahan sejenis besi sebagai tempat untuk menyimpan

berbagai komponen site, seperti BTS, perangkat transmisi, batere-BFU (Battery Fuse

Unit), fan unit, cooling unit/air condinditioner, heating unit.

2.5.1 Pola Radiasi Antena

Pola radiasi antena sangatlah komplek, dikarenakan di dalam kenyataannya bentuk radiasi antena adalah tiga dimensi, namun dapat di untuk memudahkan analisa dimodelkan ke dalam sistem Koordinat Cartesian (dua dimensi). Pola radiasi biasanya diplotkan dalam dua pola yaitu pola horisontal dan pola vertikal seperti gambar berikut:

Gambar 2.8 Polarisasi Antenna

2.5.2 Tilting Antena

Tilting atau lebih dikenal dengan kemiringan antena, berfungsi untuk mengatur cakupan area cell. Downtilting antena ada dua yaitu :

 Electrical tilting

Nilai Tilt diatur secara elektronik dan dapat diubah ubah.  Mechanical tilting.

Nilai Tilt diatur secara manual dengan menggeser antenna sesuai dengan tilt yg diinginkan.

2.6 Klasifikasi Daerah Layanan

Karena tipe daerah baik alamiah maupun buatan manusia ikut menentukan propagasi gelombang radio. Tipe daerah dibedakan berdasarkan struktur yang dibuat manusia (human-made structure) dan keadaan alamiah daerah . Tipe daerah ini secara garis besar dibagi menjadi daerah urban, daerah suburban dan daerah terbuka (open area). Daerah Sub-Urban memiliki ciri-ciri antara lain :

 Tingkat halangan lebih rendah dibanding daerah urban, sehingga propagasi sinyal radio relatif lebih baik dan median kuat sinyal tinggi.  Jalan-jalan lebar

 Kecepatan pergerakan (mobilitas) kenderaan lebih tinggi dibanding daerah urban.

 Berada dipinggiran kota maupun kota kota kecil

2.7 Penentuan Radius Sel Jaringan GSM

Untuk menentukan jari – jari sel harus ditentukan terlebih dahulu model propogasi yang digunakan, sesuai dengan besar frekuensi kerja dan kondisi morfologi daerah yang akan ditentukan jari – jari selnya. Berdasarkan dua hal tadi maka untuk daerah Medan bisa digunakan model propagasi Okumura-Hatta. Radius atau jari – jari sel dapat ditentukan setelah nilai redaman maksimum diperoleh. Penentuan area difokuskan pada arah reverse (downlink). Karena redaman propogasi dipengaruhi oleh jarak maka terdapat suatu nilai – nilai maksimal sektor pada arah tertentu yang masih memenuhi syarat MAPL (maks alloweble propagation loss) tersebut. Bentuk umum persamaan redaman propagasi sebagai fungsi jarak, frekuensi dan tinggi antena. L(d km) = L1 + 10γ log dkm (2-2) dimana : d km = jarak link (km)

L1 = redaman propagasi total pada jarak d km γ = propagation power law

saat jari-jari sel R

km = dkm, maka redaman propagasi (L) sama dengan MAPL. Sehingga persamaannya menjadi :

MAPL = L(R

km) = L1 + 10γ log dkm (2-3) Model propagasi yang digunakan adalah Okumura – Hata untuk daerah density

urban

dengan persamaan sebagai berikut :

L = 46,3 + 33,9 log f– 13,82 log h

BS – a(hMS) + [44,9 – 6,55 log(hBS)] x log r (2-4)

Dan faktor koreksi tinggi antena menggunakan persamaan seperti di bawah yaitu untuk kategori urban :

a(h

Ms) = (1,1 log(f) – 0,7)hMS – (1,56 log(f) – 0,8) dB (2-5)

Rumusan radius sel propagasi Okumura-Hata sebagai berikut :

γ 10 1 10 L MAPL KM R − = (2-6)

Substitusi persamaan-persamaan diatas akan menghasilkan persamaan sebagai berikut :

( )

( ) ( )

( )

      − + + − − = − BS MS BS KM h h a h f MAPL R log 55 , 6 9 , 44 log 82 , 13 log 9 , 33 3 , 46 log 1 (2-7)

2.8 Metode Lee

Level sinyal dari BS yang diterima oleh MS pada daerah datar, dapat dinyatakan

sebagai berikut : ) / log( 20 log ) (dB P r h h₁ p_r = _o −γ +α + _e (2-8) dimana : (meter) efektif antena tinggi = e h (meter) sebenarnya antena tinggi 1= h

Sedangkan nilai α ditentukan dengan : ) ( log 10 ) ( α1 α2 α3 α4 α5 α dB = + + + + (2-9) dimana :

{

}

2

1 = (tinggiantenaBSyangdigunakan)/30,48meter

α

{

(tinggiantenaMSyangdigunakan ) / 3meter

}

2 =

α

{

(dayapancar yangdigunakan) / 10 watt

}

3 =

α

{

(gain antenaBSyangdigunakan terhadapdipol0,5 ) / 4

}

4 λ

α =

{

(gain antenaMSyangdigunakan terhadapdipol0,5 ) / 1

}

5 λ

α =

Setelah faktor koreksi α maka diperoleh :

/3) log( 10 30) / log( 20 r 38,4log -Po 40) -(Pt ) (dBm h1 h2 Pr = + + + ) / log( 20 Gm 6) -(Gt + + h_e h₁ + (2-10) dengan : o p

= daya terima pada jarak 1 Km dari SRB

r _{= jari-jari sel}

1

h = tinggi antena SRB (meter)

2

Gt _{= penguatan antena SRB}

Gm = penguatan antena MS

Pr adalah daya sinyal yang diterima rata-rata terukur dalam satu multiframe SACCH (Slow Associated Control Channel). Besarnya sinyal terima RxLev yang dinormalisasikan dapat dihitung dengan persamaan :

RxLev = Pr + 110 (2-11)

dimana:

RxLev = daya sinyal terima ternormalisasi (dBm), dan

Pr = nilai pengukuran daya sinyal terima (0-(-110) dBm).

2.9 Beberapa Faktor Penyebab Menurunnya sinyal GSM Telkomsel

Hal-hal yang menyebabkan menurunnya sinyal GSM Telkomsel yaitu : 1. Perubahan lingkungan operasi jaringan: gedung baru, jalan baru, dan

tumbuh-tumbuhan baru.

2. Perubahan struktur jaringan: Perubahan dalam distribusi BTS dan kapasitas system dan menurunnya daya sinyal.

3. Salah prediksi penyebaran pelanggan pada saat desain jaringan 4. Pertumbuhan pengguna (user)yang tidak terduga

5. Ketidakfokusan pancaran antena

2.10 Optimasi Jaringan

Optimasi jaringan adalah solusi untuk meningkatkan kapasitas, kualitas dan performa infrakstruktur jaringan Telkomsel.

Tujuan dari Optimasi jaringan :

1. Meningkatakan kualitas jaringan (RxLev, RxQual, dan SQI) 2. Meningkatkan Kemampuan Jaringan

3. Melakukan perawatan peralatan secara berkala.

Kegunaan Optimasi jaringan yaitu :

1. Pemberdayaan sistem dan peralatan secara optimal 2. Meminimalkan biaya perbaikan

3. Mengurangi komplain dari pelanggan 4. Mengoptimalkan kepuasan pelanggan