BAB III MEKANISME POWER CONTROL PADA SISTEM GSM

BAB III

MEKANISME POWER CONTROL PADA SISTEM

GSM

3.1 Dasar-Dasar Power Control

Radio Power Control (RPC) menjamin keseimbangan dinamis antara kualitas link terhadap interferensi antara sel-sel yang terdapat dalam jaringan GSM dan juga untuk konservasi daya. Keseimbangan dijaga dengan mengendalikan tingkat daya keluaran supaya seimbang dengan tingkat daya penerimaan dan kualitas penerimaan.

Adjustment daya pada BTS dan pada MS dikontrol oleh BSC (Base Station Control). RPC memperbaiki efisiensi spektrum dengan cara limiting intra-system interference. Hal ini juga menambah daya tahan batere MS. Alasan untuk mengubah tingkat daya di MS adalah tingkat daya uplink yang terlalu tinggi atau terlalu rendah dan tingkat kualitas uplink terlalu tinggi atau terlalu rendah dan seperti halnya disisi MS maka alasan untuk mengubah tingkat daya di BTS adalah tingkat daya downlink yang terlalu tinggi atau terlalu rendah dan tingkat kualitas downlink yang terlalu tinggi atau terlalu rendah

Algoritma power control dan handover bertanggungjawab untuk pemrosesan pengukuran lintasan radio dan perbandingan ambang batas dan keputusan untuk melakukan handover dan power control. Gambar 3.1 menunjukan bagaimana perbedaan fungsi yang meliputi persiapan dan keputusan untuk melakukan power control dan handover diimplementasikan secara fisik.

BSC mendukung pengukuran awal yang dilakukan oleh BTS; BTS dapat menghitung dua, tiga atau bahkan maksimum empat hasil pengukuran dan mengirimkan hasil rata-rata pengukuran ke BSC.

BSC mengeksekusi proses akhir dari pengukuran, contoh : tatabuku (hasil pengukuran yang diterima dari BTS) dari data yang diterima terakhir diambil dari nilai rata-rata dari hasil pengukuran. Setelah diperoleh nilai rata-rata maka BSC melaksanakan secara bersama-sama perbandingan ambang batas dari parameter

power control dan handover dari data yang diperoleh dari hasil pengukuran. BSC menentukan daya keluaran dari MS dan BTS dengan membandingkan proses dari hasil pengukuran dengan ambang batas power control. Jika perbandingan ambang batas handover mengindikasikan bahwa handover perlu dilakukan,maka BSC menganalisa cell target yang potensial.

Strategi power control digunakan oleh BSC untuk menjelaskan perintah daya RF kepada MS dan level daya RF yang digunakan oleh BTS. Power control mengoptimalkan daya keluaran dari BTS serta MS dan juga menjamin level sinyal yang dibutuhkan MS dan BTS cukup untuk mempertahankan kualitas percakapan. Level daya digunakan pada setiap kasus berdasarkan data hasil pengukuran yang diterima dari MS atau BTS dan setiap parameter yang telah ditetapkan pada setiap BTS.

Power control untuk BTS dan MS bekerja secara pararel dengan handover. Dengan pilihan ambang batas yang tepat dari power control dan handover, BSC dapat mempertahankan kualitas percakapan dari nilai rata-rata power control yang didapatkan dan hanya memutuskan melakukan handover ketika MS mencapai perbatasan dari sebuah BTS. Jika persyaratan ambang batas dari nilai power

control dan handover terpenuhi, maka handover merupakan prioritas utama dibandingkan dengan power control. Jika handover tidak bisa dilakukan pada saat tertentu maka menambah daya merupakan bantuan pertama yang harus dilakukan.

BSC menentukan level daya mana yang telah digunakan oleh MS dan kemudian dijadikan daya awal pada target cell yang ditentukan. Daya awal yang digunakan merupakan daya maksimum yang diizinkan oleh MS digunakan di

traffic channel pada cell yang menjadi target. Akan tetapi, pada kasus handover intra BSC algoritma handover dan power control dapat mengoptimasi level daya

awal sehingga level daya menjadi lebih rendah jika lintasan radio pada cell target bagus. Optimisasi level daya MS pada handover dapat memangkas kemungkinan daya yang mencapai puncak pada lintasan uplink setelah handover dan hal ini dapat mengurangi interferensi di lintasan uplink pada jeringan GSM. Handover dan power control ditentukan oleh BSC berdasarkan pengolahan data yang diperoleh dari hasil pengukuran.

3.2 Blok Diadgram Power Control Dalam Sistem GSM

Gambar 3.2 menunjukan bagaimana hasil pengukuran dikirimkan dari BTS ke BSC

Gambar 3.2 Blok diagram pengukuran dan mekanisme handover serta power control pada GSM

Gambar 3.3 Blok diagram perbandingan ambang batas power control dan perintah power control di sisi BSC

Berdasarkan gambar 3.2 maka pengukuran dilakukan untuk memperoleh data rata-rata untuk kemudian diproses di BSC. Data yang diperoleh terdiri dari dua parameter utama kualitas dan level dari sinyal. Pada gambar 3.3 setelah dilakukan proses active channel pre-processing, maka hasilnya dianalisa apakah harus dilakukan handover atau masih dapat dilakukan pengontrolan daya. Apabila masih dapat dilakukan pengontrolan daya maka harga dari kualitas sinyal dan level ini dibandingkan dengan harga ambang batas yang telah ditentukan. Hasil perbandingan dari nilai ambang batas dengan nilai kualitas dan level sinyal menghasilkan empat kemungkinan yaitu :

· Kualitas sinyal yang terlalu baik RXQUAL = 0 s/d 2

· Kualitas sinyal yang terlalu buruk RXQUAL = 5 s/d 7

· Level sinyal yang terlalu baik RXLEV = -75 dBm s/d 0 dBm · Level sinyal yang terlalu buruk

RXLEV = -110 dBm s/d -97 dBm

Setelah diketahui analisa dari perbandingan ambang batas maka BSC dapat menentukan perintah power control sesuai dengan perbandingan dengan nilai ambang batas

Pengukuran lintasan radio dan power control merupakan dua hal yang tidak bisa dipisahkan. Pengukuran pada MS dapat juga dibagi berdasarkan mode MS itu sendiri, yaitu :

1. Idle mode

· BTS mengirimkan daftar cell tetangga melalui kanal BCCH

· MS mengukur RXLEV dari BCCH yang melayani MS tersebut dan cell tetangganya

2. Dedicated mode

· BTS mengirimkan daftar cell tetangga melalui kanal SACCH

· MS mengukur RXLEV dan RXQUAL dari kanal yang melayani

· MS mengukur RXLEV dari BCCH cell-cell tetangga

· MS membuat laporan pengukuran

· MS mengirimkan laporan pengukuran ke BTS

· Pengukuran BTS dan BSC diaktifkan · BTS mengirimkan hasil pengukuran ke BSC

Hal-hal yang diukur pada lintasan radio dilakukan di dua tempat :

1. MS melakukan pengukuran RXLEV_DL dan RXQUAL_DL

2. BTS melakukan pengukuran untuk setiap MS yang ber”diam” dimana parameter itu antara lain :

· RXLEV_UL

· RXQUAL_UL

time of arrival : waktu keterlembatan sinyal

Mekanisme sederhana pengukuran yang dilakukan oleh sistem GSM adalah :

- MS terhubung ke sistem baik melalui TCH maupun SDCCH

- Cell yang melayani memberikan daftar Cell tetangga yang dapat “didengar” oleh MS

- Setiap pengukuran melalui kanal SACCH, MS melaporkan kepada Cell yang melayani : hasil pengukuran

o Level penerimaan terbaik dari 6 Cell tetangga(yang dapat berubah tergantung dari mobilitas MS itu sendiri)

o Level dan kualitas downlink dari Cell yang melayani

Untuk setiap MS yang terhubung ke BTS baik lewat kanal TCH dan SDCCH(lihat gambar 3.4) maka :

Gambar 3.4 Mekanisme sederhana pengukuran

- Uplink menerima level dan kualitas yang diukur setiap SACCH - Time advance(TA) dihitung

- Informasi uplink dikumpulkan melalui hasil pengukuran

3.3 Perbandingan Ambang Batas Dan Perintah Power Control Dalam Sistem GSM

Setelah proses pengukuran maka sesuai blok diagram dalam gambar 3.3 maka proses berikutnya adalah mengadakan perbandingan ambang batas dan perintah power control.

3.3.1 Perbandingan ambang batas

Window dari parameter power control yang digunakan di BSC untuk melakukan perbandingan nilai ambang batas dapat dilihat seperti gambar 3.5 dibawah ini :

Gambar 3.5 Window untuk parameter power control[4] Dimana :

U_RXQUAL_XX_P = Batas atas dari kualitas penerimaan L_RXQUAL_XX_P = Batas bawah dari kualitas penerimaan

U_RXLEV_XX_P = Batas atas dari level penerimaan

L_RXLEV_XX_P = Batas bawah dari level penerimaan

Window diatas yang dijadikan perbandingan data yang diperoleh dari hasil pengukuran untuk memutuskan apakah BSC mengaktifkan perintah power control atau tidak. Pada proses ini dapat terjadi empat kemungkinan yaitu :

1. Kualitas yang terlalu buruk yang diakibatkan AV_RXQUAL_XX_PC > L_RXQUAL_XX_P ditunjukkan oleh gambar 3.6.

Gambar 3.6 Window untuk kualitas yang terlalu buruk 2. Kualitas yang terlalu bagus diakibatkan :

· Jika AV_RXQUAL_XX_PC < U_RXQUAL_XX_P

· Dan AV_RXLEV_XX_PC ≥ L_RXLEV_XX_P +

POW_RED_STEP-SIZE

Ditunjukkan oleh gambar 3.7.

3. Level yang terlalu rendah diakibatkan :

· Jika AV_RXQUAL_XX_PC £ L_RXQUAL_XX_P

· Dan AV_RXLEV_XX_PC < L_RXLEV_XX_P

Ditunjukkan oleh gambar 3.8.

Gambar 3.8 Window untuk level yang terlalu buruk 4. Level yang terlalu tinggi diakibatkan

· Jika AV_RXQUAL_XX_PC £ L_RXQUAL_XX_P

· Dan AV_RXQUAL_XX_PC ≥ U_RXQUAL_XX_P

· Dan AV_RXLEV_XX_PC > U_RXLEV_XX_P

Gambar 3.9 Window untuk level yang terlalu baik

3.3.2 Perintah power control

Algoritma perintah power control pada sistem GSM terdiri atas 3 jenis : 1. Apakah perintah power control diperuntukkan untuk BTS atau MS

2. Apakah dayanya akan ditingkatkan atau diturunkan, daya yang dimaksud disini adalah parameter POW_INC_STEP_SIZE(ukuran tingkat kenaikan daya dalam kasus perintah daya yang dipicu oleh tingkat kualitas dari jaringan) dan POW_DEC_STEP_SIZE(ukuran tingkat kenaikan daya dalam kasus perintah daya yang dipicu oleh tingkat kualitas dari jaringan

3. Daya yang diberikan akan lebih besar dari daya maksimum atau lebih kecil dari daya maksimum

Ø mengatur daya maksimal sampai nilai yang paling maksimal Ø mengatur daya minimum sampai nilai yang paling minimum

Perintah power control diberikan untuk empat kondisi yang diperoleh setelah dilakukan perbandingan ambang batas antara nilai RX_LEV dan RX_QUAL, keempat perintah tersebut adalah :

1. Kualitas yang terlalu buruk, maka perintah power control yang diberikan PC_COMMAND(MS/BS_P_INC , < MS/BS_TXPWR_MAX ) yang

mempunyai definisi untuk menaikkan daya MS/BTS dan lebih kecil dari daya maksimum BTS/MS

2. Kualitas yang terlalu baik, maka perintah power control yang diberikan PC_COMMAND(MS/BS_P_DEC , > MS/BS_TXPWR_MIN ) yang mempunyai definisi untuk menurunkan daya MS/BTS dan lebih besar dari daya maksimum BTS/MS

3. Level yang terlau rendah, maka perintah power control yang diberikan

PC_COMMAND(MS/BS_P_INC, < MS/BS_TXPWR_MAX ) yang

mempunyai definisi untuk menaikkan daya MS/BTS dan lebih kecil dari daya maksimum BTS/MS

4. Level yang terlalu tinggi , maka perintah power control yang diberikan PC_COMMAND(MS/BS_P_DEC , > MS/BS_TXPWR_MIN ) yang mempunyai definisi untuk menurunkan daya MS/BTS dan lebih besar dari daya maksimum BTS/MS

Gambar 3.10 menunjukkan proses antara dua perintah power control yang terdiri atas dua parameter utama yaitu :

1. MS/BS_P_CON_ACK waktu dimana perintah power control harus telah dikonfirmasi

2. MS/BS_CON_INT keterlambatan waktu yang dibutuhkan sampai perintah

power control berikutnya dapat dilaksanakan setelah konfirmas pelaksanaan perintah power control pertama

Sehingga waktu total yang dibutuhkan antara dua perintah power control adalah penjumlahan antara kedua parameter diatas dimana ACK-TIME < P_CON_ACK.

Gambar 3.11 menunjukan perintah power control untuk menurunkan daya pancar dari MS/BS dan contoh tingkat penurunan dan kenaikan daya tersebut dan gambar 3.12 menunjukkan total waktu yang dibutuhkan dari pelaksanaan pengukuran, perbandingan ambang batas sampai pemberian perintah power

control .

Gambar 3.12 Diagram waktu dari algoritma power control [4]

3.4 Keuntungan Power Control

Keuntungan yang diperoleh power control ini adalah : · Penggunaan daya sekecil mungkin yang mengakibatkan :

v Konsumsi daya yang rendah untuk baterai MS sehingga

mengakibatkan waktu standby yang lebih lama v Interferensi yang rendah dalam jaringan

v Interferensi yang rendah antara kanal yang sama dan kanal-kanal yang berdekatan dari dan ke BTS yang lain

v Interferensi yang rendah antara kanal yang berdekatan pada BTS yang sama

· Membangkitkan perintah power control sebelum handover diperlukan yang bertujuan untuk mencegah handover yang salah.

· Mencegah terjadinya ping-pong handover yaitu handover yang terlalu cepat terjadi sehingga mengakibatkan MS seolah-olah di ping-pong