Perancangan Jaringan Radio

BAB I BAB I

PENDAHULUAN PENDAHULUAN

Perkembangan teknologi dan industri telekomunikasi telah mengalami perkembangan Perkembangan teknologi dan industri telekomunikasi telah mengalami perkembangan yang sangat pesat. Ketersediaan layanan diupayakan oleh sejumlah operator seluler yang yang sangat pesat. Ketersediaan layanan diupayakan oleh sejumlah operator seluler yang menawarkan berbagai system dan layanan yang bervariasi dengan melakukan pembangunan menawarkan berbagai system dan layanan yang bervariasi dengan melakukan pembangunan inf

infrastrastrukruktur tur jarijaringangan n seluselulerler. . SalSalah ah satu satu aspaspek ek penpentinting g daldalam am perperencencanaaanaan n infinfrastrastrukruktur tur   jaringan

 jaringan seluler seluler adalah adalah Base Base Transceiver Transceiver Station Station (BTS (BTS yang yang merupakan merupakan sebuah sebuah pemancar pemancar  dan penerima sinyal telephone

dan penerima sinyal telephone seluler.seluler.

Pertumbuhan menara BTS (Base Transceiver Station menjadi infrastruktur utama Pertumbuhan menara BTS (Base Transceiver Station menjadi infrastruktur utama dalam penyelenggaraan jaringan telekomunikasi yang sangat dibutuhkan untuk pelayanan dalam penyelenggaraan jaringan telekomunikasi yang sangat dibutuhkan untuk pelayanan dan peningkatan kualitas jaringan telekomunikasi. Sehingga penambahan jumlah dan lokasi dan peningkatan kualitas jaringan telekomunikasi. Sehingga penambahan jumlah dan lokasi men

menara ara menmenjadi jadi suasuatu tu kehkeharuarusan san bagbagi i sejusejumlamlah h opeoperatorator r seluseluler ler agaagar r mammampu pu melmelayaayanini kebut

kebutuhan layanan dan uhan layanan dan jaringjaringan an telekotelekomunikmunikasi. asi. !i !i satu sisi" satu sisi" peninpeningkatan jumlah lokasigkatan jumlah lokasi menara memang akan mendukung tercapainya pemenuhan kebutuhan masyarakat terhadap menara memang akan mendukung tercapainya pemenuhan kebutuhan masyarakat terhadap layanan telekomunikasi. #amun di sisi lain" penempatan menara yang terlalu banyak dan layanan telekomunikasi. #amun di sisi lain" penempatan menara yang terlalu banyak dan tanpa perencanaan serta koordinasi yang tepat akan dapat mengganggu estetika lingkungan" tanpa perencanaan serta koordinasi yang tepat akan dapat mengganggu estetika lingkungan" tata ruang suatu wilayah dan radiasi gelombang radio yang tidak terkontrol.

tata ruang suatu wilayah dan radiasi gelombang radio yang tidak terkontrol.

$ntuk mengatasi masalah tersebut diperlukan suatu master plan yang lengkap dan rinci $ntuk mengatasi masalah tersebut diperlukan suatu master plan yang lengkap dan rinci ten

tentantang g penpenataaataan n loklokasi asi menmenara ara di di KecKecamatamatan an PanPanakuakukankang" g" KotKota a %ak%akassaassar. r. KecKecamatamatanan Panakukang merupakan salah satu dari &' kecamtan di kota %akassar yang berbatasan di Panakukang merupakan salah satu dari &' kecamtan di kota %akassar yang berbatasan di sebelah utara dengan Kecamatan Tallo" di sebelah Timur Kecamatan Tamalanrea" di sebelah sebelah utara dengan Kecamatan Tallo" di sebelah Timur Kecamatan Tamalanrea" di sebelah se

selalatatan n KeKecacamamatatan n aappppococinini i dadan n di di sesebebelalah h babararat t dedengngan an KeKecacamamatatan n %a%akakassssarar.. Kecamamatan Panakukang merupakan daeran bukan pantai dengan Topografi ketinggian Kecamamatan Panakukang merupakan daeran bukan pantai dengan Topografi ketinggian

  %aster Plan penataan menara BTS perlu mengacu dari gagasan atas pemenuhan   %aster Plan penataan menara BTS perlu mengacu dari gagasan atas pemenuhan kebutuhan telekomunikasi masyarakat" estetika dan keamanan" sedangkan penyusunannya kebutuhan telekomunikasi masyarakat" estetika dan keamanan" sedangkan penyusunannya  perlu

 perlu memperhatikan memperhatikan regulasi regulasi dan dan daerah daerah wilayah wilayah yang yang akan akan dirancang. dirancang. Penelitian Penelitian iniini  bertujuan

 bertujuan untuk untuk melakukan melakukan optimasi optimasi penempatan penempatan menara menara BTS BTS secara secara optimal optimal sehinggasehingga mam

mampu pu melmelayaayani ni kebkebutuutuhan han laylayanaanan n teletelekomkomuniunikaskasi i dan dan mammampu pu menmenghaghasilsilkan kan daedaerahrah cakupan layanan yang lebih optimal.

BAB II

 TINJAUAN PUSTAKA

+.& Sistem Komunikasi Seluler 

Sistem komunikasi seluler adalah sistem komunikasi jarak jauh tanpa menggunakan kabel. Telekomunikasi seluler merupakan bentuk komunikasi modern yang ditujukan untuk  menggantikan telepon rumah yang masih menggunakan kabel sebagai media perantaranya. Bentuk jaringan sitem seluler berkaitan dengan luas cakupan daerah pelayanan. Bentuk sel yang terdapat pada sistem komunikasi bergerak seluler digambarkan dengan bentuk  he,agonal dan lingkaran. Tetapi bentuk he,agonal dipilih sebagai bentuk pendekatan ja ringan seluler" karena dari sel yang lebih sedikit dari bentuk he,agonal diharapkan dapat mencakup seluruh wilayah pelayanan .

-ambar &. Bentuk Sel

+.+ -lobal System for %obile ommunication (-S%

Global System for Mobile Communication  (-S% adalah sebuah standar global untuk  komunikasi bergerak digital. -S% adalah nama dari sebuah group standarisasi yang dibentuk 

/ropa yang beroperasi pada daerah frekuensi 0** 2 &1** %34. -S% merupakan teknologi infrastruktur untuk pelayanan telepon seluler digital yang bekerja berdasarkan T!%5 (Time  Division Multiple Access dan 6!%5 (Frequency Division Multiple Access. 7aringan -S% adalah jaringan telekomunikasi seluler yang mempunyai arsitektur yang mengikuti standar  /TS8 -S% 0** 9 -S% &1**. -S% dengan frekuensi &1** %34 dan 0** %34 merupakan frekuensi yang paling banyak digunakan di dunia. -S% 0** menggunakan frekuensi uplink  10*:0&) %34 dan frekuensi downlink 0;):0<* %34" dengan lebar kanal sebesar +** K34 maka akan tersedia kanal sebesar &+' kanal. $ntuk memenuhi kebutuhan kanal yang s emakin  banyak" maka digunakanlah e,tended -S% yaitu dengan menambah )* kanal. !uple, Spacing sebesar ') %34. -S% &1** menggunakan frekuensi uplink sebesar &=&*:&=1) %34 dan frekuensi downlink sebesar &1*):&11* %34 dengan bandwidth sebesar =) %34 dengan lebar kanal samaseperti pada -S% 0** yaitu +** K34 maka akan tersedia kanal sebanyak  ;=) kanal.

+.; $niversal %obile Telecommunication System ($%TS

Universal Mobile Telecommunication System ($%TS" merupakan teknologi generasi ketiga (;- untuk -S%. Teknologi ini menggunakan >ideband:5% (5daptive %ulti:ate untuk kodifikasi suara sehingga kualitas suara yang didapat menjadi lebih baik dari generasi sebelumnya. Sementara kecepatan $%TS atau >!%5 masih ;1' kbps. Pada >ideband !%5 terdapat sistem  Direct-Sequence Code Division Multiple Access  (!S:!%5 pita lebar" yaitu bit informasi dari pelanggan tersebar melalui bandwith yang lebar dengan cara multiply data pelanggan dengan chip yang dibentuk dari !%5 spreading codes. >:!%5 merupakan focus primer oleh standard ;-PP. Kapasitas kanal $%TS adalah banyaknya kanal tiap sel (#user 9 sel yang terdapat pada sebuah BTS $%TS. $ntuk dapat mengetahui

 banyaknya kanal yang tersedia pada satu sel BTS dapat digunakan rumus pada persamaan  berikut ?  N sel

=

1

+

W 

 /

 R  EB

/

 NO

+

α 

(

1

+

i

)

v (& dimana?

 # sel @ jumlah kanal per sel

>@ chiprate

 @ bitrate pengguna

/b9#o @ energi sinyal per bit

A @ faktor koreksi kontrol daya yang dipengaruhi beban sel

i @ interferensi co:channel sel lain terhadap sel sendiri

v @ faktor aktifitas pengguna

+.' %odel Propagasi

%odel propagasi yang sering digunakan dalam perancangan sistem komunikasi seluler adalah model kumura:3atta. %odel kumura:3atta adalah model propagasi yang  paling dikenal dan sesuai untuk memprediksi medan pelemahan sinyal radio untuk 

a. !aerah $rban

d

r 94.5

}}

¿

13.82logk BTS

∗

a

¿

¿

[

 MAPL

−

89.55

−

26.16

]

log

¿

−

10

¿

(+  b. !aerah Suburban

d

¿

10

[

 MAPL

−

89.55_44.9

−

26.16

₋

_6.55

]

log_{logk BTS}

+

13.82logk BTS

∗

f 

 }

 _(;

c. !aerah ural

d

¿

10

[

 MAPL

−

89.55_44.9

−

26.16

₋

_6.55

]

log_{logk BTS}r

+

13.82logk BTS

∗

f 

 }

 _('

dimana ?  P

=

2

(

log

(

f  22

)

)

2

+

_{5.4 ()} Q

=

4.70

(

logf 

 )

2

−

10.00logf 

+

40.94 _(<

+.) Teori !asar Trafik 

Trafik merupakan perpindahan informasi dari suatu tempat ke tempat lain melalui  jaringan telekomunikasi. Besaran dari suatu trafik telekomunikasi di ukur dengan satuan

waktu. #ilai trafik dari suatu kanal adalah lamanya pendudukan kanal tersebut. Tujuan  perhitungan trafik adalah untuk mengetahui #etwork Performance dan Euality of Service (EoS. Folume trafik adalah jumlah waktu dari masing:masing pendudukan pada seluruh saluran telekomunikasi. Folume trafik dapat ditentukan dengan mangalikan jumlah panggilan dengan waktu rata:rata

 pendudukan .

A =

V _{T  (=}

dimana ?

5 @ 8ntensitas trafik (/rlang

F @ >aktu pendudukan per satuan waktu

T @ Periode waktu pengamatan

$ntuk menghitung peramalan jumlah kapasitas total trafik ;- yang dibangkitkan oleh  pelanggan" maka digunakan perhitungan ffered Bit Euantity (BE. BE adalah total bit throughput per km+ pada jam sibuk. BE pada jam sibuk untuk suatu area tertentu dihitung  berdasarkan beberapa asumsi" yaitu penetrasi user" durasi panggilan efektif" Busy 3our all

5ttempt (B35" dan bandwidth dari layanan. Besarnya nilai BE dapat dihitung dengan  persamaan berikut ?

∑Ϭ _BQ

=

a× p× i× BHCA × BW 

3600

(1

dimana ?

@ Kepadatan pelanggan dalam suatu daerah (user 9 km+

 p @ Penetrasi pengguna tiap layanan

d @ !urasi panggilan efektif (s

B35 @ Busy 3our all 5ttempt (call9s

B> @ Bandwidth tiap layanan (Kbps

+.< 5lgoritma !ifferential /volution (!/

%unculnya metode !/ ini berawal dari usaha penyelesaian permasalahan fitting  polinomial hebychev dan menghasilkan ide penggunaan perbedaan vektor untuk mengacak   populasi vektor. Kemudian seiring dengan perkembangannya" dalam 8/ ( nternational  Contest on !volutionary "ptimi#ation yang pertama" !/ menjadi salah satu algoritma genetika terbaik dan dapat menemukan global optimum yang multi dimensi dengan  probabilitas yang baik. Kelebihan !/ dibanding dengan metode algoritma evolusioner 

sebelumnya adalah adanya evolusi yang dialami oleh setiap individu dalam populasi dimana diferensiasi dan crossover terjadi secara berurutan pada setiap individu yang terpilih acak dari  populasi setiap waktu. 3asil dari variasi ini dikenal sebagai child (turunan atau trial individual yang akan menggantikan parents pada populasi apabila fitness yang dihasilkan lebih baik atau sama dengan yang dihasilkan parents.

5da empat tahapan pemrosesan algoritma differential

evolution (!/" yaitu ?

&. 8nisialisasi

Sebelum populasi dapat diinisialisasi" upper dan lower bounds untuk setiap parameter harus ditentukan" yaitu dengan vektor inisialisasi !:dimensi bGdan b$. G menunjukkan lower dan

$ menunjukkan upper. Berikutnya adalah membangkitkan bilangan acak untuk setiap  parameter j dari vektor i pada iterasi g C<D.

Hj"i"* @ randj (*"&.(bj"$ 2 bj"G I bj"G (0

+. %utasi

Setelah diinisialisasi" !/ akan memutasi dan merekombinasi populasi awal untuk  menghasilkan populasi baru. %utasi pada beberapa kamus bahasa menunjukan pengertian  berubah dan dalam konteks genetika mutase berarti perubahan dengan elemen acak. Berikut

ini adalah persamaan yang menunjukkan bagaimana membentuk vektor mutan" vi"g C<D?

vig= !r0,g+ " #

(

 $r1,g− $r2,g

)

_(&*

;. rossover 

$ntuk melengkapi strategi pencarian differential mutation" !/ menggunakan crossover  dengan tujuan meningkatkan diversitas parameter populasi. rossover membangun vektor uji dari nilai parameter yang telah dicopy dari dua vektor yang berbeda. Persamaan untuk vektor  uji adalah sebagai berikut C<D? $i"g I &

U

i,g

= (

U

i,g

 + 1,

U

2i,g +1,..,

Un

i,g + 1 ) (11) dimana?

ra%& '

(

0.1

)

( CR

¿

¿

v '  i  g

+

1if 

 ¿

) i  g

+

1

=¿

 j = 1,2,... , n (12)

'. Seleksi

a. Parent Selection

%etode ini dalam memberikan probabilitas seleksi membutuhkan tambahan asumsi tentang bagaimana menggambarkan nilai fungsi tujuan menjadi probabilitas.

b. Survivor Selection

%etode ini juga bisa disebut replacement. $ntuk mengetahui apakah vektor menjadi anggota generasi g I &" maka vektor uji ui"gI& dibandingkan dengan vektor target ,i"gmenggunakan kriteria greedy. 7ika vektor ui"gI& menghasilkan fungsi biaya lebih yang lebih kecil daripada ,i"g maka ,i"gI& akan diatur menjadi ui"gI&" dan bila sebaliknya maka nilai ,i"g yang lama dipertahankan. 5pabila penjelasan ini ditunjukkan dalam persamaan" maka hasilnya adalah sebagai berikut C=D?

 ! i  g

+

1

=

{

)i g if f 

 (

)ig

_¿

)

( f 

 (

 !i# g

)

 $i  g o*+er,ise

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

;.& 6low hart Penelitian

Gangkah:langkah melakukan penelitian diuraikan menjadi enam tahapan yang dapat dilihat pada -ambar +. /nam tahapan tersebut meliputi tahap identifikasi" tahap studi pustaka dan pengumpulan data" tahap pengolahan data" tahap pengembangan model" tahap pengujian model" dan tahap analisis dan kesimpulan.

;.+ 8dentifikasi

Pada tahapan awal penelitian tugas akhir ini" dilakukan identifikasi permasalahan penentuan daerah  penelitian dan kebutuhan data dalam penentuan tujuan penelitian yaitu untuk 

mengoptimalkan penempatan menara BTS sehingga dapat mencakup daerah yang lebih luas dengan menggunakan algoritma !ifferential /volution. !alam pengumpulan data yang dilakukan dalam penelitian kali ini adalah mencari data data yang mendukung dalam melakukan survei seperti data lokasi menara yang didapat dari !inas Pendapatan !aerah Kota %akassar" data daya pancar BTS" dan data lainnya seperti regulasi pendirian %enara Telekomunikasi Bersama" ataupun T> (encana Tata uang >ilayah Kota %akassar.

!aya pancar antena BTS sangat diperlukan untuk melakukan analisa perhitungan coverage area untuk masing masing BTS. Pada penelitian ini menggunakan asumsi daya  pancar pada Tabel ;.+ dan Tabel ;.; berdasarkan standar /TS8 -S% *).*) version ).*.*" yakni untuk -S% dengan frekuensi &1** %34 menggunakan daya pancar maksimum sebesar ' watt" untuk -S% dengan frekuensi 0** %34 menggunakan daya pancar  maksimum sebesar 1 watt.

!aya Pancar BTS -S% 0** dan BTS -S% &1** (1

K/G 5S %aksimu m utput  power  -S% 0** %aksimum utput -S% &1** Toleransi   norm al   ekstri m & : &w(;*dBm J+ J+.) + 1 watt (;0dBm *.+) >(+' dBm J+ J+.) ; ) >att(;=d Bm ' > (;< dBm J+ J+.) ' + > (;; dBm : J+ J+.) ) *.1 w (+0 dBm : J+ J+.) Tabel & ;.; 8mplementasi 5lgoritma

a. Pengembangan 6ormula %atematis 6ungsi Tujuan Pada penelitian ini fungsi tujuan dibangun untuk mendapatkan penempatan titik menara BTS yang dapat mengoptimalkan

total luas coverage area BTS yang dihasilkan. 6ungsi tujuan (fitness function pada penelitian ini didefinisikan pada persamaan (&;.

F = ∑i = 1L!"# coverage cell  (i) $∑%!"# &i'i" cell  (1)

dimana ?

6 @ total luas coverage area BTS

$ntuk menghitung luas irisan cell dapat digunakan rumus pada persamaan (&' berikut C0D.

L= L (*,1) + L (&,2) = r² cos_{˗ ˡ} 

(

& 2

+

r2

+

 R2 2&r

)

+

 R 2 cos_{˗ ˡ} 

 (

& 2

+

r2

+

 R2 2&r

)



¿

❑

√ −

&

+

r

+

 Rˡ 

 (

&

+

r

+

 R

) (

&

−

r

+

 R

)

(

i

+

r

+

 R

)

(15)

-ambar ;. 8lustrasi duan buah menara BTS dengan Coverra$ecell saling beririsan

$ntuk perhitungan jarak antar titik pusat coverage cell BTS (d dapat digunakan rumus pada  persamaan (&) C&*D. (, : +i+

 !

−

 ! 2

+¿

(

 - 1

−

 - 2

)

¿

&

√ 

¿

(1-)

 b. Pengembangan 5lgoritma !ifferential /volution

&. 8nisialisasi

Pada tahapan inisialisasi" penelitian kali ini menggunakan beberapa parameter seperti 6@*.0" @*.+: *.0" dan !@' .

+. %utasi

Pembentukan vektor mutan (vi dilakukan dengan mengkombinasikan ; vektor (r&" r+" r; yang dipilih secara acak dari populasi vektor yang telah ada dengan 6 sebagai faktor skala pembeda. #ilai r& dipilih sekali untuk semua vektor yang ada di populasi yang sama" sedangkan r+ dan r; dipilih untuk setiap vektor mutan yang akan dibentuk. Proses pembentukan vektor mutan ini dilakukan s ebanyak jumlah populasi.

;. rossover 

rossover atau kawin silang akan menggabungkan vektor dari populasi parents ( pop i dengan vektor mutan (vi. !iawali dengan membangkitkan bilangan random sebanyak jumlah populasi blank spot (rand i. 5pabila nilai  yang telah ditentukan  pada inisialisasi lebih besar dari atau sama dengan nilai rand i" maka vektor 8 akan

tetap berisi vi. !an begitu pula sebaliknya bila  kurang dari nilai randi" maka vektor i akan berisi pop i.

'. Seleksi

Tahapan seleksi membandingkan nilai fungsi obyektif antara populasi parents dengan  populasi turunan. Populasi turunan yang dihasilkan dari crossover kemudian dimasukkan ke dalam fungsi obyektif yang telah dibentuk" apabila nilainya lebih tinggi daripada nilai fungsi  populasi parents" maka populasi baru akan menggantikan populasi hasil iterasi sebelumnya.

Seleksi ini dilakukan untuk ketiga populasi. 3asil dari seleksi ini kemudian disimpan sebagai nilai baru untuk iterasi berikutnya" antara lain nilai nomer menara" nilai koordinat ," nilai koordinat y" dan nilai radius menara maksimum saat itu.

). Stoping riterion

8terasi pencarian nilai fungsi maksimum akan terus berjalan hingga kriteria penghentian iterasi terpenuhi. Pengembangan coding !/ untuk permasalahan penempatan menara BTS

secara optimal ini menggunakan stopping criterion nilai fungsi terbaik saat itu lebih dari nilai total luas daerah cakupan BTS eksisting" maka iterasi akan berhenti

BAB I

HASIL DAN PEMBAHASAN

'.& !ata Persebaran %enara

Persebaran menara telekomunikasi di Kecamatan Panakkukang pada tahun +*&< tercatat ada '1 menara. N/. D0#"K0%!&" " L! "# (  45) J!4%" M0"&" 1. Paropo &"0 ' < 2. Karampuang &"' < ' 3. Pandang &"& < + . %asale &"; + ; 6. Tamamaung &"+ = + -. Karuwisi *"1 ) & 7. Sinrijala *"& = & 8. Karuwisi $tara &"= + ) 9. Pampang +"< ; 0 1:. Panaikang +"; ) 1

11. Tello Baru +"& 1

K0'"4";" P""!"g

17, :6

8

Tabel +. !aftar desa9 kelurahan panakukang Lsumber? BPS Kota %akassar 

'.+ Prediksi Kebutuhan %enara

!ari hasil prediksi kebutuhan BTS untuk tahun +*+&" maka dapat dihitung berapa kebutuhan menara telekomunikasi di tahun +*+&. Tabel ; menunjukkan prediksi kebutuhan menara telekomunikasi tahun +*+& ;-. Pada penelitian ini diambil prediksi kebutuhan menara untuk ;- dikarenakan untuk memenuhi kebutuhan akses data dan suara bagi  pelanggan seluler yang terus meningkat pesat seiring perkembangan teknologi informasi" disamping hal itu regulasi baru yang akan di keluarkan Pemerintah !aerah Kota %akassar  melarang pendirian menara telekomunikasi dengan ketinggian menara diatas )* m.

 #o 7enis Teknolo gi 7umlah %enara +*&< Kebutuhan %enara +*+& Pengurangan %enara & ;- '1 +& :+=

Tabel ;. Tabel prediksi kebutuhan negara

'.; Penempatan %enara Kebutuhan

Proses penempatan menara telekomunikasi menjadi tahapan yang sangat penting dalam sebuah perancangan jaringan telekomunikasi. Pada dasarnya penempatan sebuah menara telekomunikasi hanya di dasarkan pada kualitas jaringan yang sudah ada tanpa memperhatikan estetika ruang maupun kegiatan warga sekitar. !engan penempatan menara yang tanpa perencanaan matang" maka hasil cakupan sel dari sebuah menara tidak akan optimal sehingga menimbulkan blan' spot area yang cukup besar. 7umlah menara yang

optimal. Pada penelitian ini dilakukan sebuah optimasi peletakan menara telekomunikasi dengan menggunakan 5lgoritma  Differential !volution Proses optimasi dilakukan untuk  masing:masing kelurahan

dengan memperhatikan keberadaan menara eksisting yang sudah ada dan kebutuhan trafik   per kelurahan. Berdasarkan hasil optimasi" maka didapatkan total luas cakupan area sel di

Kecamatan Panakkukang untuk prediksi kebutuhan tahun +*&0 sebesar &<"=& km+ dari luas cakupan area sel semula yang hanya &)"1) km+.

B5B F  K/S8%P$G5#

!ari hasil optimasi" penempatan menara BTS bersama menggunakan algoritma differential  evolution mampu mengoptimalkan luas cakupan area sel sebesar +"0'M dari total luas Kecamatan Panakkukang.

!56T5 P$ST5K5

http?99www&.icsi.berkeley.edu9Nstorn9code.html https?99en.wikipedia.org9wiki9!ifferentialOevolution