TEKNIK SELULER
EDISI PERTAMA
Oleh :
ALFIN HIKMATUROKHMAN, S T.,MT
Akademi Teknik Telekomunikasi
Sandhy Putra Purwokerto
(Akatel Purwokerto)
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan rahmat-Nya, sehingga buku ajar (Diktat Teknik Seluler) ini dapat diselesaikan.
Diktat Teknik Seluler ini memuat materi tentang Konsep dan perkembangan Sistem Komunikasi Bergerak seluler, Arsitektur jaringan GSM, Model Prediksi redaman Propagasi,Interferensi kanal sama dan berdekatan ,Perkembangan Teknologi seluler dan Link budget Seluler. Setiap akhir BAB diberikan contoh soal berikut penyelesaiannya. Hal ini dimaksud, agar mahasiswa dapat dengan mudah memperluas pemahaman secara konseptual.
Penulis menyadari sepenuhnya, bahwa buku ini masih jauh dari yang diharapkan. Oleh karena itu, tanggapan dan kritik yang sehat dan membangun dari para pembaca demi perbaikan Diktat ini sangat penulis harapkan.
Akhirnya, kepada segala pihak yang telah membantu terselenggaranya Diktat Teknik Seluler ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih.
Penulis,
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ……… 1
DAFTAR ISI ……… 2
Bab I Global System for Mobile Communication ... 7
1. Sejarah Komunikasi Bergerak... 7
2. Sejarah GSM……….. 9
3. Arsitektur Jaringan GSM………. 14
4. Spektrum Frekuensi GSM……….. 20
5. Konsep sel pada GSM... 22
6. Frekuensi Reuse... 27
7. Handover Bab II Model Propagasi………. 29
1. Model Propagasi Hata 2. Model Propagasi Cost 231 3. Luas Sel
4. Teknik Pemecahan sel (cell Spliting) BAB III Interferensi
BAB I GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATION (GSM)
TUJUAN INSTRUKSIONAL UMUM :
Memahami tentang Konsep Sistem Komunikasi Bergerak Seluler untuk system GSM
TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS :
1. Mahasiswa dapat mengetahui tentang arsitektur jaringan GSM. 2. Mahasiswa dapat menjelaskan spektrum frekuensi dan konsep sel. 3. Mahasiswa dapat menjelaskan tentang konsep frekuensi reuse.
4. Mahasiswa memahami handover apa saja yang bisa terjadi pada Sistem Seluler GSM
1. Sejarah Komunikasi Bergerak(6)
pertengahan tahun 1920 diperkenalkan untuk pertama kalinya layanan sentral otomat.
Gambar 1.1 Sejarah Komunikasi Bergerak [Sumber : GSM Introduction, Siemens; hal.5] Terdapat dua hal prinsip dasar dari hubungan radio, yaitu :
a. Hubungan Simplex
Hubungan simplex ini biasanya disebut dengan hubungan satu arah (one-way). Dimana dalam hubungan simplex ini stasiun pengirim dan penerima tidak dapat digunakan dalam waktu yang bersamaan. Contoh dari penggunaan hubungan simplex ini adalah untuk siaran televisi, siaran radio (broadcast) dan walkie talkie.
b. Hubungan Duplex
Hubungan duplex merupakan komunikasi dua arah (two-way), dimana pengguna dapat menggunakan stasiun pengirim dan penerima dalam waktu yang bersamaan. Misalnya radio telegraph.
2. Sejarah GSM(4)
Sepanjang perkembangan komunikasi seluler telah mengalami banyak kemajuan. Banyak sekali permasalahan yang telah terjadi sebelum ditetapkannya spesefikasi yang terstandarisasi. Pada tahun 1982 sebuah kelompok GSM (Groupe Special Mobile-Perancis) ditunjuk untuk mengatasi masalah tersebut, semula kelompok ini diberi nama Conference Europere des Postes et Telecomunications (CEPT). Pada tahun 1982-1985 CEPT
MHz. Standart ini kemudian dikenal dengans sebutan Global System for Mobile Communication (GSM).
Pada tahun 1986 dilakukan tes lapangan di Paris untuk memilih salah satu teknologi transmisi digital yang digunakan, Time Division Multiple
Accses (TDMA) atau Frequency Division Multiple Accses (FDMA). Pada
tahun 1987 diputuskan menggunakan teknologi Transmisi untuk GSM adalah kombinasi dari TDMA dan FDMA. Dan operator dari 12 negara bagian masuk komisi Memorandum of Understanding (MoU) untuk memperkenalkan GSM.
Pada tahun 1988 CEPT mulai menghasilkan spesifikasi untuk tahap-tahap implementasi dan lima negara bagian lain masuk MoU. Pada tahun 1989 ETSI mengambil tanggung jawab untuk spesifikasi GSM. Pada tahun 1990 dilakukan pembekuan spesifikasi tahap 1 untuk memperbolehkan memproduksi untuk membangun perlengkapan jaringan. Pada tahun 1991 dilakukan realisasi Standar GSM 1800 dan tambahan lampiran untuk MoU memperbolehkan negara di luar CEPT untuk masuk. Pada tahun 1992-1993, spesifikasi tahap 1 sudah lengkap. Dilakukan peluncuran pertama kali jaringan GSM tahap 1, pertama kali disetujui roaming Internasional antara Telecomm Finlandia dan Vodfone di Inggris. Australia negara bagian pertama yang bukan negara Eropa yang masuk MoU. MoU memiliki total peserta sebanyak 70 jaringan GSM diluncurkan di Norwegia, Austria, Irlandia, Hongkong dan Australia. Diluncurkannya sistem DCS 1800 di Inggris.
dioperasikan pada frekuensi 1900 MHz. Pada tahun 1996, pertama kali tersedianya sistem GSM 1900. Yang sama dengan standar PCS 1900. Pada tahun 1998-1999, MoU memiliki total 253 anggota di 100 negara bagian dan lebih dari 70 juta pelanggan GSM yang tersebar di dunia. Pelanggan GSM sebesar 31 % dari pasar mobile di dunia. Jaringan GSM sekarang telah ada di 179 negara. Pada tahun 2002-2003, perluasan fungsi dari GSM untuk menggabungkan EDGE, AMR dan mendukung untuk posisi layanan-layanan yang fleksibel. Total pelanggan melebihi/diatas 1 Milyar.
3. Arsitektur Jaringan GSM
Jaringan GSM diterapkan dengan membagi keseluruhan jaringan ke dalam tiga subsystem, yaitu 2) :
1. Network Switching Subsystem (NSS)
Network Switching Subsystem (NSS) merupakan sebuah subsystem dari
jaringan GSM yang memiliki fungsi-fungsi :
a. Mengatur komunikasi antar pelanggan GSM.
b. Mengatur komunikasi pelanggan GSM dengan network lain.
c. Sebagai database untuk data pelanggan dan manajemen pergerakan.
Untuk melaksanakan fungsi-fungsi tersebut di atas, NSS dilengkapi
dengan beberapa elemen yang membentuk suatu jaringan seperti yang
diperlihatkan oleh ganbar 2.2. Elemen-elemen yang terdapat di dalam NSS
Gambar 1.2 Elemen-elemen dalam NSS2)
1). Mobile-Services Switching Centre (MSC)
MSC melaksanakan seluruh fungsi switching yang diperlukan oleh MS yang berada dalam daerahnya. MSC merupakan otak dari sistem seluler yang diinterkoneksikan ke jaringan telekomunikasi lain yang berfungsi utama :
a. Routing panggilan dari/ke MS (Mobile Station).
b. Sebagai gateway bagi pelanggan GSM untuk memasuki jaringan lain, seperti PSTN, ISDN, PLMN.
c. Memberikan layanan teleservices dan supplementary d. Manajemen pergerakan.
e. Menangani pembiayaan MS.
f. Menangani fungsi-fungsi keamanan bersama-sama dengan AuC. 2). Visitor Location Register (VLR)
VLR biasanya menyatu secara fisik dengan MSC. VLR merupakan database yang menyimpan semua informasi yang berkaitan dengan seorang pelanggan yang sedang melakukan roaming di area VLR yang dikendalikannya. Dengan demikian, VLR memiliki fungsi-fungsi utama, antara lain :
a. Sebagai database MS temporer/sementara bagi MS yang berada di area MSC/VLR yang berkaitan.
3). Authentication Centre (AC)
AC dilengkapi dengan beberapa kotak keamanan (security box) tempat authentication key dan algoritma yang diperlukan untuk membentuk parameter-parameter autentikasi disimpan.
4). Home Location Register (HLR)
HLR memuat data pelanggan secara tetap, fasilitas yang dimiliki pelanggan, tipe pelanggan, dan lain-lain. HLR memiliki fungsi-fungsi utama, antara lain :
a. Sebagai master data base bagi MS. b. Memberikan informasi routing MS.
c. Memberikan data pelanggan yang dibutuhkan oleh VLR. 5). Equipment Identity Register (EIR)
EIR adalah database yang berisi informasi tentang identitas dari Mobile Equipment (IMEI, International Mobile Equipment Identity) yang terdiri dari :
a. White List (MS diijinkan)
b. Gray List (MS diawasi)
c. Black List (MS diblok)
2. Base Station Subsystem (BSS)
Base Station Subsystem merupakan suatu subsystem dari GSM yang berfungsi untuk menghubungkan pengguna mobile dengan NSS melalui radio interface. BSS mengatur cellular radio interface dan link transmisi antara elemen-elemen dalam BSS.
a. Transcoder (TC)
Transcoder adalah elemen BSS yang bertanggung jawab atas transcoding
percakapan serta mengubah sinyal percakapan 64 kbps yang datang dari
MSC menjadi sinyal 16 kbps sesuai dengan spesifikasi GSM untuk
ditransmisikan melalui air interface atau sebaliknya dari BSC ke MSC
yang berupa sinyal 16 kb/s menjadi 64 kb/s.
Gambar 1.3 .Elemen-elemen dalam BSS 2)
b. Base Station Controller (BSC)
BSC merupakan perangkat untuk mengatur operasional BTS-BTS yang
terhubung pada jaringan BSC tersebut seperti konfigurasi BTS,
monitoring alarm, dan merekam data unjuk kerja BSS.
c. Base Transceiver Station (BTS)
BTS adalah komponen BSS yang bertanggung jawab terhadap transmisi
radio dari MS ke BSC dan sebaliknya. BTS terdiri dari BTSE (Ba se
Transceiver Station Equipment) yang berisi unit-unit frekuensi tinggi yang
disyaratkan untuk melayani satu atau beberapa sel yang dihubungkan ke
Base Station Transceiver (BTS).
NSS merupakan bagian jaringan yang memiliki fungsi-fungsi untuk mengatur panggilan. BSS merupakan bagian jaringan yang bertanggung jawab untuk mengatur radio path. Setiap panggilan selalu dihubungkan melalui BSS. NMS merupakan operation dan maintenance yang berhubungan dengan NSS dan BSS, yang diperlukan untuk mengatur dan mengendalikan keseluruhan jaringan serta untuk mengamati kualitas jaringan dan pelayanan yang ditawarkan ke pengguna.
Mobile Station (MS) merupakan piranti yang digunakan oleh pelanggan untuk
mengakses jaringan GSM.
Gambar 2.1 Jaringan GSM 2) 4. Spektrum Frekuensi GSM
Alokasi frekuensi GSM berada pada 890 – 960 MHz yang terdiri dari arah
uplink yaitu spektrum frekuensi pembawa yang digunakan MS untuk mengirim
setiap kanal ARFCN antara frekuensi uplink dan downlink dipisahkan oleh lebar pita frekuensi sebesar 45 MHz dengan tujuan untuk menghindari interferensi. Band Frekuensi yang biasanya digunakan GSM ada empat yaitu GSM 900,
GSM 1800, GSM 1900 dan GSM 800.2) 1. GSM 900
Band frekuensi asli yang dispesifikasikan untuk GSM adalah 900 MHz. Banyak jaringan GSM di dunia yang menggunakan band frekuensi ini.
2. GSM 1800
Merupakan teknologi komunikasi bergerak terbaru saat ini. GSM 1800 merupakan nama lain dari DCS (Digital Cellular System) 1800, sebuah sistem komunikasi personal ( Personal Communication Network - PCN ) dari Eropa. GSM 900 yang ada saat ini bekerja pada frekuensi 900 MHz sementara GSM 1800 menggunakan frekuensi 1800 MHz (1,8 GHz).
3. GSM 1900
PCS 1900 merupakan adaptasi GSM yang lain ke dalam band 1900 MHz. Teknik ini digunakan di Amerika Serikat di mana FCC (Federal Communication Commission). Pemisahan frekuensinya sebesar 80MHz,
dan pembagian frekuensinya adalah 1850 MHz – 1910 MHz untuk uplink dan 1930 MHz – 1990 MHz untuk downlink.
4. GSM 800
Banyak sekali band yang mensupport dalam sistem GSM, sekarang GSM juga disupport dengan band frekuensi 800 MHz.
Setiap jaringan telepon memerlukan struktur yang spesifik untuk rute
panggilan masuk untuk koreksi sentral dan kemudian untuk ke pelaggan. Dalam jaringan bergerak, struktur ini sangat penting karena pelanggan merupakan pelanggan bergerak. Pelanggan dapat berpindah-pindah, untuk itu struktur ini sangat diperlukan untuk memonitor lokasi pelanggan tersebut.
1. Cell 4)
Kata seluler berasal dari sel. Artinya satu daerah kawasan tertentu dengan daerah layanan yang luas, dibagi-bagi menjadi kawasan yang lebih kecil, dan daerah kawasan yang lebih kecil tersebut dinamakan sel. Seluler berarti membagi daerah layanan luas menjadi sel-sel tertentu. Bentuk sel ideal adalah lingkaran, yang pada umumnya menggunakan antenna pengarah omni, akan tetapi karena bentuk lingkaran mempunyai sifat tumpang tindih (ovelapping), maka digunakan bentuk sel heksagonal sebagai sel efektif, seperti terihat pada gambar 1.4 :
Gambar 1.4. Cell 4)
dalam jaringan yang sudah lengkap yang telah mengkover seluruh negara, penomoran sel akan semakin besar.
Gambar. 1.5 Cakupan sel 2)
Gambar 1.6
Bentuk Sel 4)
Radius lingkaran sel dapat dimodifikasi dengan mengubah kuat sinyal dari stasiun pangkalan radio, yang pada umumnya dilakukan pada saat perencanaan sel. Sebagai suatu ketetapan, ukuran sel maksimum ditentukan oleh kuat daya dari stasiun mobil yang tersedia.
Pada prinsipnya bentuk sel yang digunakan dalam jaringan GSM tergantung dari kondisi geografis dan dari daerah yang akan dijangkau. Tetapi untuk mempermudah perencanaan dan pertimbangan biaya yang ekonomis maka bentuk sel segi enam lebih cocok digunakan dalam jaringan GSM. Hal ini disebabkan sel segi enam memerlukan jumlah yang lebih sedikit untuk mencakup jumlah layanan dibanding bentuk sel lain. Untuk mendapatkan suatu perencanaan seluler yang optimal, maka perlu dipertimbangkan pengukuran sel yang diterapkan sesuai bentuk geografis dan kepadatan trafik. Ukuran dengan radius sel, jumlah sel yang diinginkan pelanggan, letak sel itu sendiri dibuat optimal sehingga jumlah sel yang direncanakan dapat dimanfaatkan pelanggan dengan sebaik-baiknya. Tujuannya adalah agar
menggunakannya juga bisa disebar (load sharring traffic) dan keluasan pelanggan menggunakan jaringan juga bisa lebih optimal.
2. Cell Coverage 7)
Stasiun pangkalan BTS menggunakan antena omni atau antena pengarah. Satu antena omni atau lebih yang digunakan sebagai pemancar pada satu sel horizontal, yang meliput area atau sel yang melingkar di sekeliling antena. Stasiun mobil yang berada di area ini umumnya mendapat kontak radio yang baik dengan stasiun pangkalan radio.
a. Omni Cell
Pada BTS dilengkapi dengan antena omni-direksional yang setiap
antena meliputi area dengan sudut 360º. Umumnya antena omni-direksional digunakan pada daerah dengan kepadatan trafik yang rendah.
b. Sectored Cell
Stasiun pangkalan radio menggunakan tiga antena pengarah, yang setiap antena meliputi area dengan sudut 120º, ia mempunyai tiga sektor di sekelilingnya. seperti gambar 2.7 :
Gambar 2.7 Sectored cell 6)
Tidak diperlukan harus ada tiga sektor dalam satu sel. Bergantung pada daerah liputan dan kepadatan trafik yang harus dilayani, bisa saja dua sektor dengan sudut 180º, tiga sektor dengan sudut antena 60º atau satu antena omni untuk sel yang bersangkutan, misalnya lapangan terbang, jalan higway.. Pemancar dari setiap tipe mempunyai frekuensi masing-masing. Perencanaan bentuk liputan sel sangat erat kaitannya dengan penggunaan ulang frekuensi. Bentuk heksagonal ini akan memudahkan pekerjaan secara grafis, geometris dan logical. Akan tetapi oleh karena bentuk heksagonal ini adalah bentuk tampilan fiktif yang mendekati liputan ideal, maka pada keadaan sebenarnya, hasil pengukuran di lapangan akan menentukan bentuk sel nyata yang sebenarnya.
panggilan baru sesuai dengan kepadatan trafik, baik oleh karena panggilan baru, lokasi updating, dan proses handover menjadi lebih sering terjadi. Sebaliknya, jumlah kanal yang melayani beban trafik bertambah besar dan meningkat karena banyaknya kanal untuk luas tertentu bertambah besar pula. 3. Hirarki Sel GSM
Ada beberapa hirarki sel yang dipakai pada sistem radio seluler sesuai dengan keadaan geografis dan kepadatan trafik suatu daerah layanan dari jaringan GSM. Adapun hirarki GSM tersebut adalah sebagai berikut 6) :
a. Umbrella cell
Yaitu struktur sel untuk daerah layanan yang luas dengan kapasitas trafik yang sangat besar. Sebagai contoh dipergunakan untuk daerah Road Coverage, daerah pegunungan, daerah pantai dan jalan tol. Seperti
namanya umbrella cell dibuat untuk memayungi BTS-BTS yang ada didekatnya. Umbrella cell didesain agar sel-sel terdekat dengannya jika akan ada handover atau trafiknya overload diharapkan trafiknya bisa di handle oleh umbrella cell agar komunikasi pelanggan bisa tetap berjalan.
b. Makro sel
Makro sel juga sering disebut standar sel, yaitu struktur sel untuk daerah layanan yang cukup padat dengan mobilitas yang tinggi. Struktur sel ini biasanya dipakai untuk daerah perkotaan dan daerah pertokoan.
c. Mikro sel
d. Pico sel
Pico sel dipakai untuk daerah layanan perluasan trafik dari suatu mikro sel.
Hal ini disebabkan karena mikro sel overload trafik sehingga mikro sel harus diperluas lagi trafiknya dengan piko sel. Untuk pico dan makro sel biasanya dipergunakan untuk trafik indoor.
Gambar 1.8 Hirarki sel GSM 6)
4. Cluster 2)
Sebuah cluster merupakan kumpulan dari beberapa sel, memiliki prinsip tidak ada penggunaan ulang kanal dalam satu cluster. Berikut ilustrasi tujuh buah sel dalam satu cluster.
5. Frekuensi Reuse
Salah satu perameter dasar dari sistem komunikasi mobil seluler adalah
pengulangan frekuensi atau frekuensi reuse. Konsep pengulangan frekuensi adalah frekuensi yang sama digunakan kembali pada area yang berbeda di luar jangkauan frekuensinya. Hal ini bertujuan untuk mengoptimalkan lebar pita frekuensi yang terbatas dan meningkatkan kapasitas sistem. Penggunaan frekuensi yang sama pada daerah cakupan yang berbeda yang masih dalam jangkauan interferensinya, akan menyebabkan interferensi kanal bersama (co-channel interference). Adapun latar belakang terjadinya frekuensi reuse 2) : Keterbatasan alokasi frekuensi
Keterbatasan area cakupan Menaikan jumlah kanal
Membentuk cluster yang berisi beberapa sel
Co-Channel Interferance
Pelayanan seluler dicakup oleh beberapa kelompok sel yang disebut cluster. Satu cluster terdiri dari beberapa sel (K sel). K bisa berharga 3, 4,7, 9, 12.
Gambar 1.10. Pembagian Penggunaan Frekuensi Reuse 2)
K = i2+j2+ij ... (1. 1)
Dengan : i = arah pergerakan awal
j = arah awal diputar 60 o
K = jumlah cluster
Jarak pengulangan frekuensi ditentukan dengan :
]
Gambar 1.11. Jarak Pengulangan frekuensi 2)
(D/R)2 = 3K ... (1.2) Dengan :
D = Jarak pengulangan (reuse distance)
R = Jari-jari terjauh sel heksagonal (jarak terjauh dari pusat sel ke ujung sel) K = cluster
6. Handover
Handover yaitu proses perubahan kanal radio yang digunakan oleh mobile tanpa mengganggu panggilan/percakapan, karena mobile berpindah dari satu sel ke sel lain. Jenis-jenis handover yang biasa terjadi pada sistem komunikasi bergerak seluler adalah :
Handover ini merupakan jenis handover “terkecil”, yaitu MS mengubah trafik channel di BTS yang sama. Handover ini mungkin terjadi ketika MS atau BTS menyadari bahwa terdapat interferensi yang mengganggu hubungan radio. Dalam hal untuk memenuhi sambungan dengan kualitas yang baik, network memindahkan MS ke trafik channel yang baru bila mungkin dilakukan. Handover ini diatur oleh BSC yang bersangkutan. b. BTS-BTS Handover
MS dan BTS secara terus menerus mengukur kualitas sambungan radio dan BTS selalu mengamati tingkat daya yang digunakan oleh MS dan BTS. BSC memiliki satu set parameter per sel/BTS yang mengatur situasi ketika handover harus dilakukan. Ketika batas parameter terlampaui, maka
network melakukan handover. Handover dikerjakan ke sel tujuan yang
diinginkan MS. Handover ini diatur oleh BSC yang bersangkutan. c. BSC-BSC Handover
Karena BSS merupakan wilayah geografis yang luas dan tidak perlu semua BTS diatur oleh BSC yang sama, ada kemungkinan BSC berubah selama terjadinya handover. Pada handover jenis ini, NSS menangani prosedur
handover, yaitu MSC mengalokasikan trafik channel ke BSC yang baru
yang mengatur sel tujuan untuk mengatur proses handover. Handover ini diatur oleh BSC yang baru (BSC tujuan).
d. MSC-MSC Handover
Handover ini merupakan handover “terbesar” yang dilakukan network
BAB II Model Propagasi
TUJUAN INSTRUKSIONAL UMUM :
Memahami tentang Konsep Model-model propagasi pada Sistem Komunikasi Bergerak seluler
TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS :
1. Mahasiswa dapat memahami Model Propagasi Hatta dan apliaksinya. 2. Mahasiswa dapat memahami Model Propagasi Cost-231 dan apliaksinya
Area cakupan merupakan suatu wilayah tertentu yang masih dapat menangkap daya pancar BS (Base Station) sehingga dapat melaksanakan suatu proses komunikasi. Kualitas pelayanan dapat ditingkatkan dengan meminimalkan keberadaan blankspot dan juga overlap area yang mungkin muncul. Untuk dapat meminimalkan area yang tidak terlingkupi, maka perhitungan jangkauan area cakupan harus teliti dengan memperhatikan faktor-faktor yang mempengaruhinya seperti model propagasi yang digunakan. Model yang dibahas disini adalah model propagasi Hata dan model propagasi COST-231.
1. Model Propagasi Hata
Model Hata merupakan formulasi empiris dari redaman lintasan secara
grafis yang disediakan oleh Okumura, dan cocok untuk frekuensi sinyal dari 150 MHz sampai 1500 MHz. Hata menyajikan redaman rambatan di wilayah perkotaan sebagai rumus standar, dan memberikan persamaan-persamaan dalam situasi lain.
Merupakan daerah yang terdiri dari banyak bangunan tinggi, kota besar
Model propagasi Hata mempunyai beberapa batasan parameter yaitu :
150 ≤ fc≤ 1500 MHz
Untuk kota yang memiliki ukuran kecil dan menengah [5]:
Suatu daerah dikatakan daerah suburban (pinggiran) jika terdapat penghalang (obstacle) disekitar MS namun tidak terlalu rapat. Kerapatan penduduk untuk daerah suburban sekitar 500 – 7.500 penduduk/km2. Rumus [5]:
Suatu daerah dikatakan terbuka jika tidak ada penghalang (obstacle) pada jarak 300 – 400 meter dari arah base station dan umumnya juga disekitar lokasi MS berada. Kerapatan penduduk untuk daerah urban sekitar 7.500 – 20.000 penduduk/km2.
(EUROCOST) membentuk komite kerja “COST-231” untuk mengembangkan rumus-rumus Model Hata sampai ke frekuensi 2 GHz. Model hitung redaman lintasan menjadi.
a(hre) tetap didefinisikan sesuai dengan persamaan sebelumnya sementara Cm
bernilai:
2Pengembangan Model Hata dalam COST-231 dibatasi dengan parameter-parameter sebagai berikut :
Setelah nilai radius sel maksimum diketahui dengan menggunakan perhitungan model propagasi Hata dan atau dengan model propagasi COST-231, dapat dicari nilai luas maksimum sel heksagonal dengan persamaan [2]:
... (2.8) dimana Lsel = luas sel heksagonal (km2)
R = radius sel (km)
Luas sel tentunya adalah luas daerah pelayanan dibagi dengan jumlah sel yang terhitung dari bagian sebelumnya [2] :
sebuah sistem seluler, karena ia menambah jumlah sel dengan pola perulangan yang mengikuti pola aslinya. Dengan membentuk sel-sel baru yang memiliki radius yang lebih kecil daripada sel aslinya. Dengan membentuk sel-sel baru yang memiliki radius yang lebih kecil daripada sel aslinya, serta menempatkan sel-sel kecil ini (yang disebut sel-sel mikro) diantara sel-sel yang sudah ada, kapasitas sistem akan bertambah, disebabkan oleh banyaknya kanal tambahan persatuan wilayah. Misalnya saja, jika setiap sel diperkecil dengan jangkauan radius cakupan yang menjadi setengah dari radius semula, maka untuk mencakup keseluruhan wilayah dengan sel-sel yang lebih kecil setengahnya ini, akan membutuhkan sel sekitar empat kali dari jumlah kanal semula. Kondisi ini dapat dituliskan melalui gambar 2.18. Wilayah yang dicakup oleh sebuah lingkaran dengan radius R/2 atau setengahnya.
Pada saat kepadatan trafik mulai terlihat serta frekuensi di dalam setiap sel sudah tidak mampu lagi menampung jumlah panggilan (call) pelanggan bergerak, maka sel yang asli dapat di split (dibelah) menjadi sel-sel yang lebih kecil. Biasanya radius liputan yang baru adalah sama dengan setengah dari radius liputan sel asli. Perhatikan gambar 2.15 berikut :
(a) (b) Gambar 2.1 Cell splitting 7)
Untuk melakukan cell splitting ada dua jalan. Pada gambar (a) menunjukkan bahwa sel asli tidak digunakan lagi sedangkan gambar (b) menunjukkan bahwa [7] :
2
ama RadiusSelL aru
RadiusSelB ... (2.10)
Dari persamaan tersebut dapat dibuat persamaan [7]:
4 a AreaSelLam u
AreaSelBar ... (2.11)
Selanjutnya setiap sel yang baru akan memuat beban trafik maksimum yang sama dengan beban trafik lama. Secara teori dapat ditulis [7] :
BEBAN TRAFIK YANG BARU =4 xBEBAN TRAFIK LAMA (2.12) UNIT AREA UNIT AREA
Peningkatan jumlah sel akan menaikkan banyaknya kelompok sel di dalam keseluruhan wilayah cakupan, yang pada gilirannya juga akan menambah banyaknya kanal, yang berarti juga kapasitas dalam wilayah cakupan tersebut. Peningkatan jumlah sel di sini ditempuh melalui pemecahan sel. Pemecahan sel memungkinkan sebuah sistem dikembangkan kapasitasnya, namun tetap memperhatikan model alokasi kanal yang dibutuhkan guna mempertahankan nilai perbandingan perulangan kanal (q) antara sel-sel yang berkanal sama.
Sebuah contoh pemecahan sel ditujukkan pada gambar 2.2, BTS ditempatkan
ditepi sel, dan dimisalkan wilayah yang dilayani oleh BTS “A” intensitas
meningkatkan jumlah kanal dengan memperkecil wilayah yang dilayani oleh satu BTS saja. Padagambar 2.2. BTS semula (bertanda A) telah dikelilingi oleh enam BTS sel mikro yang baru. Dalam contoh ini, sel-sel yang lebih kecil cakupannya ditambahkan dengan cara sedemikian rupa, namun tetap memelihara atau mempertahankan perencanaan pola perulangan frekuensinya. Sebagai contoh, BTS sel mikro (hasil pemecahan) berlabel G yakni Gm, ditempatkan pada jarak
yang sama terhadap dua BTS yang sama lebih besar lainnya yang berlabel G, yang menngunakan frekuensi kanal sama dengan sel Gm tersebut, dengan frekuensi
kanal yang sama sehingga lokasi sel pecahan yang berfrekuensi kanal sama digeser sejauh 120º terhadap sel aslinya (G dengan Gm, E dengan Em dan
seterusnya).
Gambar 2.2 Contoh pemecahan sel pada stasiun induk A pada sistem yang
semua BTSnya berada di sisi sel, dengan 6 BTS mikro Bm sampai Gm 5)
Dari ilustrasi pada gambar 2.2, dapat diketahui pula bahwa strategi pemecahan sel hanyalah menyangkut besarnya nilai ukuran geometri (wilayah cakupan) dan kelompok sel, sehingga dalam hal ini seperti telah disebutkan, radius dari setiap sel mikro yang baru adalah setengah dari radius aslinya. Karena ukuran sel-sel ini lebih kecil, daya yang ditransmisikan lebih kecil. Daya yang ditransmisikan oleh sel-sel baru ini dapat ditentukan dengan menguji daya yang diterima (Pr) pada
sehingga menjadi sama. Ini diperlukan untuk menjamin agar perencanaan pola perulangan frekuensi untuk sel-sel mikro yang baru dapat berlaku tepat sama dengan sel-sel semula sebelum dipecah.
Gambar 2.3 mengilustrasikan contoh lain model pemecahan sel. Perbatasan antara sel no 4, nomor 6, dan nomor 7 akan dipecah menjadi sel kecil, karena disekitar lokasi itu komunikasinya sudah terlalu padat. Dengan model kelompok tujuh sel (N=7), dan mempertimbangkan jarak pisah yang relative seimbang terhadap sel-sel tetangganya, maka sel pecahan ini diberi nomor 1. Perhatikan bahwa sudut yang dibentuk oleh garis lurus yang ditarik antara sel nomor 1 dan sel nomor 2 pada sel semula dan pada garis lurus yang ditarik antara sel mikro nomor 1 dan sel mikro nomor 2 (sel baru hasil pecahannya ) tetap membentuk sudut 120º. Arah putar urutan sel dari yang bernomor 1 sampai dengan 7 tetap sama, yakni searah jarum jam.
Gambar 2.4 Ilustrasi pemecahan sel di titik perbatasan aturan sel nomor 4,
nomor 6 dan nomor 7 5)
Apabila Pt1 merupakan daya yang dipancarkan oleh BTS pada sel besar (sel
sel-sel pecahannya, dan n menyatakan eksposen redaman lintasannya, maka daya yang diterima (Pr) di batas-batas tepi sel dinyatakan dengan :
Pr (pada batas tepi sel lama) α Pt1 R –n ... (2.13)
Pr (pada batas tepi sel baru) α Pt1 (R / 2-n) ... (2.14)
Jika diambil n=4, dan daya yang diterima diatur sehingga besarnya sama antar satu dengan lainnya, maka dari persamaan (2.13)dan persamaan (2.14), (simbol α
identik dengan ≈ ) dapat diperoleh :
Pt2 = Pt1/ 16 ... (2.15)
Dengan kata lain, daya yang dipancarkan harus diperkecil 12 dB (nilai ini
diperoleh dari 10 log 1/16 = -12 dB) untuk mengisi cakupan wilayah aslinya dengan sel-sel mikro, dengan tetap mempertahankan persyaratan S/I nya.
Dalam praktik, tidak semua sel dipecah dalam waktu yang bersamaan. Operator seluler sering mengalami kesulitan untuk mencari lokasi tanah atau lokasi bangunan yang benar-benar tepat di tempat rencana teoritik pemecahan selnya. Dalam situasi semacam ini, diperlukan perhatian khusus untuk tetap menjaga jarak antara sel-sel yang berkanal sama pada persyaratan minimum, dan dari sini, penetapan kanal menjadi lebih rumit. Masalah handoff juga harus mendapatkan perhatian serius sehingga lalu lintas komunikasi pada kendaraan berkecepatan rendah maupun pada kendaraan yang melaju dengan kecepatan tinggi secara serentak dapat diakomodasi dengan baik.
jaraknya dari sel-sel lain yang berkanal sama. Sebaliknya, jika daya pancar yang lebih kecil diterapkan untuk semua sel, beberapa kanal yang digunakan oleh sel-sel yang lebih kecil akan menyebabkan sebagian dari sel-sel-sel-sel yang lebih besar tidak dapat turut aktif dalam pelayanan. Untuk itu, kanal-kanal pada sel yang lama harus dipecah menjadi dua kelompok kanal, satu kelompok berkaitan dengan pola perulangan yang diterapkan pada sel-sel kelompok kecil, kelompok kanal lainnya digunakan untuk pola perulangan sel-sel kelompok besar. Sel-sel yang besar biasanya diperuntukkan bagi lalu lintas komunikasi pada kendaraan yang berkecepatan tinggi sehingga handoff tidak akan sering terjadi.
Ukuran kedua kelompok kanal ini bergantung pada tahapan pemecahan sel. Pada tahap awal pemecahan, kanal-kanal dalam kelompok sel yang berdaya pancar rendah (sel kelompok kecil) jumlahnya lebih sedikit, namun seiring dengan pertumbuhan permintaan layanan, nantinya akan dibutuhkan lebih banyak kanal pada sel kelompok kecil itu. Ketika proses pemecahan ini sudah terwujud sepenuhnya, keseluruhan atau semua kanal di dalam suatu wilayah digunakan di dalam kelompok sel berdaya rendah. Keseluruhan sistem kemudian memerlukan perancangan ulang dalam rangka tujuan akhir, yakni penggunaan sel-sel dengan radius yang lebih kecil. Untuk membatasi cakupan radio pada sel-sel kecil itu (sel mikro), posisi antennanya dibuat mengarah agak ke bawah (bukan mengarah ke horizon) dengan pengaturan yang cermat guna meradiasikan energi dari BTS menuju tanah.
a. Batas Ukuran Pemecahan dan Penanganan Komunikasinya
Ukuran sel-sel yang dipecah bergantung pada dua faktor berikut ini :
Ukuran sebuah sel kecil (sel mikro) bergantung pada terjaminnya pengendalian cakupan radio yang baik sehingga secara akurat sel itu mampu mengenali lokasi ponsel yang terletak di wilayah yang menjadi tanggung jawabnya.
2). Kapasitas proses penyakelarnya
Semakin kecil selnya berarti akan semakin banyak sel yang dipecah, yang berdampak semakin banyaknya peristiwa handoff sangat bergantung pada kapasitas prosesnya untuk mampu melakukan penyakelaran antar sel dalam peristiwa handoff. Kapasitas penyakelaran ini merupakan faktor yang lebih dominan dibandingkan dengan faktor cakupan wilayah sel-sel mikro lainnya.
b. Teknik CellSplitting
Ada dua teknik yang digunakan dalam teknik Cell splitting :
1). Permanent Splitting (pemecahan sel secara tetap)
Untuk pemilihan daerah mikro sel merupakan pekerjaan yang rumit. Antena diarahkan pada sebuah kutub atau tegak lurus pada tiang. Sistem pemecahan ini dapat mempermudah untuk menangani perpindahan dari sel yang besar ke sel yang lebih kecil. Penandaan frekuensi harus mengikuti aturan, dimana frekuensi re-use yang berjarak q ratio dengan sistem pengaturan daya.
yang akan dilakukan pada saat titik trafik terendah, biasanya dilakukan pada tengah malam minggu terakhir. Diusahakan agar hanya sedikit sel yang mengalami pemutusan. Diperkirakan waktu yang diperlukan untuk keperluan tersebut (cut-over time) tidak lebih dari dua jam.
2). Dynamic Splitting (Real-Time)
Gambar 2.5 Teknik cellsplitting 7)
Untuk mengendalikan pelayanan panggilan keluar (outgoing calls) dikerjakan dengan pembelahan sel (cell splitting). Selanjutnya jumlah kanal yang ditampung oleh sektor 2A lama dipecah menjadi 2 group [7] :
2A = (2A)’ + (2A)” ... (2.16)
Pada sektor (2A)’ menggunakan kanal frekuensi yang digunakan oleh sel baru dan lama (kedua-duanya) sedangkan pada sel yang kecil (2A)” hanya menggunakan kanal frekuensi sel yang lama.
Pada mulanya pembelahan sel hanya dialami oleh sebagian kanal pada
(2A)’. Lama-kelamaan, lebih banyak kanal yang akan dipindah dari sektor
(2A)” ke (2A)’. Pada saat tidak ada kanal yang dikendalikan pada sektor
(2A)”, prosedur pembelahan sel telah selesai. Dengan menggunakan
program software algoritma, maka prosedur pembelahan sel jadi lebih mudah dilakukan.
Untuk dapat tetap mempertahankan jarak perbandingan perulangan frekuensi (D/R) dalam sistem, ada dua hal yang harus dipertimbangkan.
1. Pemecahan sel-sel jelas akan mempengaruhi sel-sel tetangga atau sel-sel sebelahnya karena pemecahan sel menyebabkan keadaan yang tidak seimbang dalam hal pancaran daya dan jarak perulangan frekuensinya. Ini akan mendorong diperlukannya pemecahan sel di sel-sel sebelahnya.
Fenomena ini disebut sebagai “dampak pengerutan” (ripple effect ).
2. Kanal-kanal tertentu harus digunakan sebagai ‘kanal penghalang’ untuk menanggulangi timbulnya interferensi yang dapat mengganggu kerja sistem. Dalam tingkatan yang sama, sel-sel besar dan sel-sel kecil dapat diisolasi dengan memilih sekelompok frekuensi yang hanya akan digunakan di dalam sel-sel yang beralokasi di antara sel-sel besar di satu sisi dan sel-sel kecil di sisi lainnya, dengan maksud mengeleminasi interferensi yang ditrasmisikan dari sel-sel besar ke sel-sel kecil.
Bab III Interferensi
TUJUAN INSTRUKSIONAL UMUM :
Memahami tentang Konsep Interferensi yang terjadi pada Sistem Komunikasi Bergerak seluler
TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS :
2. Mahasiswa dapat menjelaskan Interferensi pada kanal yang berfrekuensi sama. 3. Interferensi dari kanal sebelah (adjacent channel Intefernce)
Kinerja sistem radio seluler sangat dipengaruhi oleh faktor interferensi. Sumber-sumber interferensi dapat berasal dari ponsel lainnya di dalam sel yang sama, dari percakapan yang sedang berlangsung disebelahnya, atau dari BTS yang bekerja pada pita frekuensi yang sama. Interferensi adalah pita percakapan yang menyebabkan crosstalk, yakni pelanggan mendengar nada-nada percakapan orang lain, yang menginterferensi dalam latar belakang percakapannya disebabkan oleh transmisi yang tidak diinginkan.
Dua macam interferensi yang muncul di dalam sistem seluler adalah : 1. Interferensi kanal yang berfrekuensi sama (co-channel)
Pengulangan kanal radio dengan frekuensi bersama co-channel, menyatakan bahwa dalam daerah liputan tertentu terdapat beberapa sel yang menggunakan spektrum frekuensi yang sama. Sel-sel ini disebut kanal frekuensi bersama, dan interferensi yang terjadi antara sel-sel dengan frekuensi yang sama, disebut interferensi kanal bersama atau interference co-channael. Interferensi kanal bersama tidak dapat hanya diatasi dengan menaikkan level daya yang dipancarkan, karena akan menaikkan interferensi ke sel kanal bersama lainnya. Untuk mengurangi interferensi co-channel sel, sel-sel co-channel harus dipisahkan sejauh jarak minimum.
Untuk daerah cakupan yang luas dan padat akan terdapat beberapa cluster atau kelompok frekuensi sel untuk meliputi daerah tersebut. Jika
mengelilinginya. Pada sistem seluler dengan bentuk sel heksagonal akan terdapat 6 sel interferensi antar kanal pada rantai pertama.
Pada sistem seluler dengan ukuran sel tetap, interferensi co-channel tidak bergantung pada daya yang dipancarkan. Interferensi kanal bersama menjadi fungsi jari-jari sel (R), dan jarak antara pusat sel co-channel (D). Dengan meningkatkan rasio q = D/R, jarak antara sel kanal-bersama meningkat. Interferensi antar kanal adalah fungsi dari parameter q yang didefinisikan sebagai [5] :
q = D/R ... (3.1) Parameter q adalah faktor reduksi interferensi kanal bersama (cochannel interfernce reduction factor). Ketika q meningkat interferensi antar kanal menurun.
Interferensi kanal bersama dapat dialami di stasiun pangkalan radio maupun pada stasiun mobil. Perbandingan sinyal dengan interferensi C/I (Carier to interference ratio) pada stasiun mobil (down link) yang
Interferensi yang diakibatkan oleh sinyal-sinyal yang frekuensinya bersebelahan (berdampingan) dengan frekuensi sinyal yang sedang menjadi fokus perhatian tersebut sebagai interferensi kanal sebelah.
Interferensi kanal bersebelahan dapat dikurangi pengaruhnya dengan menggunakan filter yang baik, di pemancar maupun penerima. Di pemancar, filter berguna supaya sinyal RF dipancarkan benar-benar berada dalam bidang frekuensi yang telah ditentukan. Di penerima, digunakan untuk meredam sinyal RF terdekatnya.
Pemisahan jarak kanal dekat yang menganggu biasanya harus menempuh jarak tertentu sebelum mencapai penerima sehingga memberikan redaman tambahan.
BAB IV TRAFIK PADA TEKNIK SELULER
TUJUAN INSTRUKSIONAL UMUM :
Memahami tentang Konsep Trafik yang dipakai pada Sistem Komunikasi Bergerak seluler
TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS :
1. Mahasiswa dapat memahami Teori Dasar Trafik
2. Mahasiswa dapat menjelaskan Interferensi pada kanal yang berfrekuensi sama. 3. Interferensi dari kanal sebelah (adjacent channel Intefernce)
1. Teori Dasar Trafik
kanal adalah lamanya waktu pendudukan pada kanal tersebut. Salah satu tujuan perhitungan trafik adalah untuk mengetahui unjuk kerja jaringan (Network Performance) dan mutu pelayanan jaringan telekomunikasi (Quality of Service).
1. Besaran trafik
Besaran dari suatu trafik komunikasi diukur dengan satuan waktu, sedangkan nilai trafik dari suatu berkas saluran adalah lamanya waktu pendudukan pada berkas saluran tersebut.
Ada dua besaran trafik yang digunakan :
a. Volume Trafik, didefinisikan sebagai jumlah total waktu pendudukan. b. Intensitas Trafik, didefinisikan sebagai jumlah total waktu pendudukan
dalam suatu selang pengamatan tertentu (per satuan waktu) [8].
Volume Trafik = V =
pengamatan / periode waktu pengamatan / T).2. Tinjauan 1
p = jumlah saluran yang diduduki tp = total waktu pendudukan p saluran
Intensitas trafik = A =
Tn = total waktu pendudukan saluran ke n (jam)
Pada tinjauan ini intensitas trafik merupakan jumlah seluruh waktu pendudukan pada N buah saluran per satuan waktu pengamatan T [8]:
Untuk melakukan pengukuran trafik harus diamati pola pendudukan selama n hari kemudian baru dibuat grafik pendudukan kanalnya. Selanjutnya diambil jam sibuk perhari, sehingga didapat n buah data jam tersibuk [8].
Beberapa asumsi pada distribusi probabilitas Erlang 1. Jumlah sumber panggilan tak terhingga
2. Jumlah saluran yang menumpang panggilan tak terhingga
3. Kedatangan panggilan acak dengan rata-rata jumlah panggilan yang datang konstan
4. Pola pendudukan kanal eksponsif negatif 5. Harga mean = harga variansi
= mean jumlah saluran yang diduduki selama 1 jam, dalam 1 jam pengamatan
= jumlah Erlang (intensitas trafik)
6. Apabila semua saluran sedang terpakai maka panggilan berikutnya tidak dapat dilayani (hilang/loss)
7. Semua saluran bebas selalu dapat diduduki oleh panggilan yang datang Persamaan distribusi Erlang [8].
N = jumlah saluran yang tersedia
B = P(N) =
Relasi Rekursif Persamaan Rugi Erlang
Persamaan rugi rekursif Erlang dituliskan sebagai berikut [8] :
P(n) = En (A) =
Untuk menentukan jumlah kanal (n) pada besar trafik yang ditawarkan sebesar A dengan kualitas layanan B dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan di atas, atau dengan menggunakan tabel Erlang.
5. Grade Of Service (GOS)
Grade of Service (GOS) adalah probabilitas panggilan ditolak (diblok)
selama jam sibuk. Secara sederhana pengertiannya adalah sebagai berikut, untuk GOS sebesar 2% berarti dalam 100 panggilan akan terdapat 2 panggilan yang tidak mendapatkan saluran atau di blok oleh sistem. Dalam lingkungan wireless, target desain GOS adalah 2% atau 5%. Tabel GOS diperlukan untuk
mengetahui berapa kanal yang dibutuhkan untuk minimum GOS yang disyaratkan.
Terdapat perbedaan antara blocking rate dan blocking probability.
Blocking rate didefinisikan sebagai jumlah yang terukur dari suatu base
station, sedangkan blokcing probability didefinisikan sebagai peluang suatu
P(blocking) =
1. Pada model ini berlaku beberapa asumsi.
2. Sistem berada dalam kondisi statistical equilibrium. 3. Besar beban yang ditawarkan tertentu (diketahui).
4. Kedatangan panggilan berdasarkan proses Poisson, yaitu distribusi kedatangan antar panggilan adalah eksponensial, dan panggilan yang di block tidak dapat langsung membuat hubungan baru.
5. Distribusi waktu kedatangan panggilan eksponensial.
6. Skema Channel Allocation
Untuk mendayagunakan pemanfatan kanal spektrum radio, pada penggunaan ulang frekuensi dilakukan secara konsisten dengan tujuan menaikkan kapasitas dan meminimalkan terjadinya interferensi. Berbagai cara pemberian kanal telah
dikembangkan, misalnya pemberian kanal secara ‘tetap’ dan ‘dinamis’.
Skema Channel Allocation dapat dibagi dalam beberapa kategori bergantung pada teknik pengalokasian kanal atau algoritma penempatan kanal dengan berbagai macam cara seperti : Fixed Channel Allocation (FCA), Dynamic Channel Allocation (DCA), dan Hybrid Channel Allocation (HCA).
Fixed Channel Allocation, dalam sistem FCA suatu wilayah dibagi
berdasarkan jumah sel dan jumlah kanal-kanal yang ditempatkan pada masing-masing sel yang diatur sebelumnya berdasarkan pola reuse. Hubungan yang nyata diasumsikan antara tiap-tiap kanal dan tiap-tiap sel menurut sistem co-channel reuse. Pada strategi FCA jumlah keseluruhan kanal yang sama dialokasikan pada
nantinya ditempatkan pada sel yang telah ditentukan, pendistribusian kanal yang sama ini akan efisien jika distribusi trafik sistem juga sama.
Pada kasus ini probabilitas blocking rata-rata keseluruhan dari MS sama halnya probabilitas blocking panggilan dalam sel, karena trafik di dalam sistem seluler dapat mengalami peningkatan secara temporer. Sehingga penempatan kanal yang sama pada sel dapat mengurangi blocking yang tinggi di dalam sel. Bagaimanapun juga algoritma penempatan kanal yang berbeda-beda dengan menggunakan strategi FCA apabila sel-sel yang memiliki beban penuh maka ditempatkan lebih banyak kanal dari pada sel-sel yang memiliki sedikit beban. Asumsikan terdapat N sel dan M kanal dalam sebuah sistem. Penempatan sebuah kanal ke dalam sel yang bersifat co-channel mengacu pada pola alokasi. Sebagai tambahan pola penempatan kepadatan dari sebuah kanal yang didefinisikan sebagai pola dengan jarak rata-rata minimum antara sel-sel, beban trafik yang diberikan pada tiap-tiap N sel dan kemungkinan pada penempatan pada M kanal, algoritma penempatan kanal yang berbeda-beda ini bertujuan untuk mendapatkan pola kepadatan yang diinginkan dimana probabilitas blocking rata-rata dapat diminimalkan atau ditekan pada keseluruhan sistem secara bersamaan. Channel Borrowing Scheme (skema peminjaman kanal) bertujuan untuk menempatkan kembali kanal-kanal yang tidak digunakan dari sel yang memiliki banyak beban. Pada skema ini kanal ditempatkan secara permanen ke dalam sel, dimana jumlah keseluruhan kanal yang ditempatkan pada setiap sel mungkin dapat ditempatkan secara periodik menurut pembagian beban yang tidak sama. Pada channel borrowing scheme sel penerima yang sedang digunakan, dimana
sebuah sel jika kanal yang dipinjam tersebut tidak mengganggu panggilan yang berlangsung. Ketika sebuah kanal dipinjam beberapa sel-sel yang lain dilarang menggunakan kanal tersebut atau disebut channel locking, channel borrowing scheme melakukan peminjaman kanal dengan alokasi penempatan kanal yang
singkat dari kanal yang dipinjam dari sebuah sel, dan ketika pembicaraan telah selesai maka kanal kembali ke sel asalnya.
Pada channel borrowing scheme dibagi menjadi 2 yaitu :
a. Simple Channel Borrowing Strategy
Pada Simple Channel Borrowing Strategy jumlah kanal keseluruhan ditempatkan pada tiap-tiap sel, ketika sebuah panggilan datang pada sebuah sel, kanal-kanal ditempatkan untuk menangani panggilan. Jika semua kanal yang tersedia sibuk, maka kanal yang berada pada sel tetangga dipinjam untuk menangani panggilan tersebut dengan catatan peminjaman tersebut tidak menginterferensi panggilan yang sedang berlangsung, yang mengakibatkan terjadinya pemblockingan.
Simple Channel Borrowing Strategy memberikan blocking yang lebih rendah dibandingkan FCA dengan kondisi trafik yang tidak begitu padat. Pada kondisi trafik yang padat, bagaimanapun juga peminjaman kanal dapat terus berlangsung sesuai dengan efisiensi penggunaan kanal.
b. Hybrid Assigment Strategy
Simple Hybrid Channel Borrowing Strategy (SHCB) membandingkan
subset A dan subset B ditentukan berdasarkan kondisi trafik dan dapat
disesuaikan secara dinamik.
Borrowing with Channel Ordering (BCO) merupakan strategi lain selain SHCB dan membedakan antara kanal yang tersedia di setiap sel (kanal lokal) yang dipinjam menurut kondisi trafik yang berubah-ubah. Di dalam BCO jumlah keseluruhan kanal diurutkan dari kanal pertama dimana kanal pertama memiliki prioritas tertinggi untuk ditempatkan dalam melayani panggilan lokal dan urutan kanal terakhir diberikan prioritas tertinggi untuk dipinjamkan ke sel tetangga.
Pada strategi BCO sebuah kanal hanya dapat digunakan jika kanal tersebut tidak sedang digunakan secara bersamaan pada sistem co-channel yang berdekatan. Pada kenyataanya pernyataan tersebut sulit untuk direalisasikan dan beresiko dapat menurunkan jumlah kanal yang tersedia yang dapat dipinjam. Sehingga munculah strategi baru disebut Borrowing with Directional Channel Locking (BDCL) pada tahun 1989. Dalam strategi ini
kanal pada DCA ini berkemungkinan besar untuk dapat dipinjam dan ditempatkan ke sel lain secara dinamik terhadap panggilan yang datang. Jika hal tersebut berlangsung dan mengalami perubahan yang sementara pada distribusi panggilan secara temporer sehingga dapat menampung banyak users.
7. Peningkatan Kapasitas Sel
1. Fixed Channel Allocation (FCA) 3)
Strategi ini adalah dengan membagi seluruh kanal yang disediakan (M) menjadi N set kanal dimana N adalah jumlah sel per cluster. Hal ini dilakukan untuk wilayah pelayanan dengan jumlah sel per cluster, ini dilakukan untuk wilayah pelayanan dengan jumlah sel yang relatif banyak. Pada strategi ini, sejumlah kanal disediakan permanen pada setiap sel.
Jumlah kanal tersebut harus cukup memadai, terutama pada saat permintaan maksimum pada saat jam sibuk. Dua parameter yang penting dalam melihat karakteristik trafik dalam rate (rata-rata) datangnya panggilan sebesar n dan waktu pembicaraan rata-rata sehingga trafik setiap pelanggan dapat dihitung dari [2]:
60 .T n
A (Erlang / pelanggan) ..……….(4.11)
Nilai lalu lintas dari sekelompok kanal menyatakan lamanya waktu pendudukan yang diolah oleh sekelompok kanal tersebut dalam interval waktu jam sibuk.
Sistem FCA yang biasa digunakan adalah dengan sistem rugi. Artinya, pada saat seluruh kanal yang ditetapkan pada BS (Base Station) sedang digunakan maka panggilan baru langsung ditolak. Probabilitas panggilan tersebut ditolak bergantung pada jumlah saluran yang disediakan dan lalu lintas yang ditawarkan. Hubungan ketiga besaran ini dinyatakan dengan [2] :
A = Nilai lalu lintas yang ditawarkan N = Jumlah sel yang disediakan 1). FCA menggunakan antena omnidireksional
Jumlah pelanggan (M) dapat dihitung dengan cara [3] :
dimana A(N,B) merupakan trafik yang disediakan (berdasarkan tabel Erlang B).
2). FCA menggunakan antena sektorisasi
Jumlah N per sektor = Jumlah sel yang disediakan ... (4.14) Jumlah sektor
Jumlah pelanggan (M) per sektor dapat dihitung seperti persamaan:
dimana A(Npersektor,B) merupakan trafik yang disediakan (berdasarkan tabel Erlang B).
2. Channel Sharring
Channel sharring bergantung pada kondisi trafik setempat,
pengelompokan kanal frekuensi dapat dibagi diantara dua cell sites jika menggunakan antena omnidireksional atau dibagi diantara dua permukaan pada cell sites jika menggunakan antena direksional (berarah). Oleh karena itu dalam penempatan frekuensi salah satunya harus mempertimbangkan offered
load capacity atau beban trafik yang ditawarkan dimana penambahan
kapasitas dapat menggunakan skema channel sharring.
a. Channel Sharring pada Sel menggunakan Antena Omni
Diasumsikan terdapat 45 kanal yang ditetapkan pada masing-masing cell sites. Jika diantara 45 kanal pada setiap site, 15 kanal ditetapkan untuk
dipinjamkan dengan sel lain, dimana jumlah terbesar kanal yang tersedia adalah 60 dan terendah adalah 30, dapat dilihat pada gambar 4.1. Kepadatan trafik pada skema channel sharing dapat dibandingkan dengan skema non-channel sharring. Model Erlang B dapat digunakan, model Erlang B didasari pada sistem palayanan tanpa antrian, dimana semua antrian akan ditolak. Penolakan ini disebut dengan loss system karena pada saat terdapat pelanggan mengadakan panggilan baru akan diblock pada saat semua kanal dalam keadaan sibuk.
Skema no channel sharing Skema channel sharing
Gambar 4.1 Ilustrasi perbedaan dua skema pada sistem antena omnidireksional
45 Ch 45 Ch
{f1} {f2}
30 Ch
(a) (b)
Gambar 4.2 3)
(a) Skema Channel Sharring pada sistem antena direksional
(b) Skema Channel Borrowing pada sistem antena omni
Dengan asumsi yang digunakan : N merupakan jumlah kanal per sel, T adalah rata-rata waktu bicara, B merupakan probabilitas blocking yang digunakan, dimana A(N,B) merupakan trafik yang disediakan (berdasarkan tabel Erlang B).
Sehingga jumlah pelanggan (M) yang tersedia dalam sel (user/cell) pada :
1. Kasus no channel sharring dapat dihitung :
M adalah jumlah jumlah users atau unit mobil yang dapat dilayani dengan persamaan dibawah ini :
T hr menit Ax
M 60 /
2. Kasus channel sharring dapat dihitung dengan cara :
A adalah besar trafik yang dihasilkan [3] :
AN B AN B A N B
A , , ,
2 1
2
1
(Erlang) ... (4.16)
Dimana :
N1 = jumlah kanal/sel
N2 = jumlah kanal yang dapat digunakan bersama dengan sel lain
∆N = N2– N1
Perbandingan persamaan dengan persamaan, dapat terlihat bahwa skema channel-sharing selalu melayani lebih banyak users dibandingkan dengan no-channel sharing skema. Bagaimanapun terdapat kekurangan pada skema channel-sharing dimana dari segi hardware untuk penambahan 15 kanal disediakan untuk setiap cell site, sehingga mengakibatkan sistem kontrol yang lebik kompleks dengan menggunakan skema channel sharring.
b. Channel Sharing pada Sel menggunakan Antenna Direksional
Diasumsikan terdapat tiga buah antena direksional yang digunakan pada tiga sektor pada setiap cell sites. Dimana total kanal yang ditetapkan sebanyak 45 kanal pada masing-masing site sehingga terdapat 15 kanal pada setiap sektor. Strategi channel sharing sektor direkomendasikan untuk setiap sel. Meskipun, sistem ini mungkin tidak terlalu banyak memberikan kebebasan dalam channel sharring. Kanal-kanal dipinjamkan dengan cara berlawanan arah jarum jam agar menghindari interferensi sel yang bersebelahan (adjacent-channels interference). Diasumsikan juga jumlah users yang dapat dilayani terindikasi pada dua kasus, yaitu kasus no-channel
sharing dan kasus channel sharing. Kondisi tersebut memberikan persamaan
:
1). Kasus no-channel sharring :
Jumlah pelanggan (M) per sektor dapat dihitung berdasarkan persamaan:
T hr menit Ax
M 60 /
dimana A(Npersektor,B) merupakan trafik yang disediakan (berdasarkan tabel Erlang B).
2). Kasus Channel Sharring
Dengan mensubtitusi N1 = 15, N2 = 30 dan ∆N = 15 mengacu pada
persamaan (2.20). Sehingga jumlah pelanggan berdasarkan
persamaan (2.17).
3. Channel Borrowing
Channel Borrowing biasanya dilakukan pada sistem FCA. Saat trafik
density (kepadatan trafik) tidak dapat lagi didistribusikan ke seluruh coverage
area, beberapa area memerlukan lebih banyak kanal untuk menyediakan
kebutuhan layanan. Sehingga jelas, borrowing merupakan sebuah long-term
commitment, terdapat perbedaan pada sistem borrowing dalam penggunaan
antena omnidireksional dan antena direksioanal pada sebuah sel.
Ilustrasi channel borrowing pada antena omnidireksional. Diasumsikan
terdapat 45 kanal yang disediakan pada masing-masing cell site. Bila menemui kondisi khusus dimana sel yang bersebelahan (adjacent-channel) membutuhkan sebanyak 15 kanal, seperti pada gambar 4.2. Jumlah total user berdasarkan pada jumlah user pada dua sel. Pertama dengan mendifinisikan notasi yang digunakan yaitu :
N1 = jumlah kanal yang dialokasikan di setiap sel
Jumlah beban trafik total yang ditawarkan (offered load) pada dua sel [3]:
N N B
AN N B
A
A' 1 , 1 , (dalam dua sel) ... (2.21)
LATIHAN SOAL BAB IV
1. Perhitungan FCA Omnidireksional
a. Dengan menggunakan probabilitas blocking 2% Dimana :
1). Jumlah kanal per sel yang disediakan (N) = 60 kanal 2). Dengan waktu pendudukan (T) = 1,76 menit
3). Dimana A(N,B) = A(60,2%) merupakan trafik yang disediakan sebesar 49,6 Erlang (berdasarkan table Erlang-B).
Sehingga menghasilkan jumlah pelanggan (M)
2. Perhitungan Channel Sharing Omnidireksioanal
a. Dengan menggunakan probabilitas blocking 2% Dimana :
1). Jumlah kanal per sel yang disediakan (N1) = 60 kanal
2). Jumlah kanal dari setiap sel yang dapat saling dipergunakan (N2) = 75
kanal
4). Dengan waktu pendudukan (T) = 1,76 menit
Sehingga menghasilkan jumlah pelanggan (M)
3.FCA Direksional dengan Channel Sharing Direksional dengan 2 sektor
dan menggunakan probablitas 2%.
Perhitungan FCA
1). Jumlah kanal per sel yang disediakan (N) = 60 kanal
Jumlah N per sektor = Jumlah sel yang disediakan 3). Dengan waktu pendudukan (T) = 1,76 menit
4). Dimana A(N,B) = A(30,2%) merupakan trafik yang disediakan sebesar 21,9 Erlang (berdasarkan table Erlang-B).
Sehingga menghasilkan jumlah pelanggan (M)
Karena FCA mengunakan antena direksional dengan 2 sektor sehingga kapasitas pelanggan yang dihasilkan dalam sebuah sel dapat dihitung
