TESIS
OLEH:
DHARA MONICA AQSA 157034010
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2018
TESIS
Untuk Memperoleh Gelar Magister Teknik Dalam Program Studi Magister Teknik Elekro Pada Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
OLEH:
DHARA MONICA AQSA 157034010
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2018
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Emerson P. Sinulingga, ST., M.Sc., Ph.D.
Anggota : 1. Dr. Maksum Pinem, ST., MT.
2. Suherman, ST., M.Comp., PhD.
3. Dr. Ali Hanafiah Rambe, ST., MT.
ABSTRAK
Handover merupakan salah satu fasilitas dalam sistem komunikasi seluler untuk menjamin adanya kontinuitas komunikasi apabila pelanggan bergerak dari satu sel ke sel yang lain. Dalam penelitian ini telah dioptimasi kinerja algoritma soft handover dari tiga eNodeB (eNB) pada jaringan Long Term Evolution (LTE) dengan nilai threshold. Adapun parameter kinerja handover pada jaringan LTE yang telah dianalisis pada penelitian ini adalah Reference Signal Received Power (RSRP) dan jumlah handover yang terjadi. Hasil simulasi menunjukkan bahwa perubahan nilai threshold akan mendapatkan nilai RSRP yang lebih optimal untuk tiga eNB, masing- masing dari tiga eNB mempunyai jarak sejauh 8000 m. Ketika nilai threshold - 113 dBm pada kecepatan 15 m/s, nilai RSRP sangat jauh lebih besar dari nilai threshold sehingga dapat meminimalkan jumlah handover yang terjadi.
Kata kunci: LTE, Soft Handover, Threshold, RSRP.
ABSTRACT
Handover is one of the facilities in the cellular communication system to ensure the continuity of communication when the user moves from one cell to another cell. This research has optimized the performance of soft handover algorithm from three eNodeB (eNB) on Long Term Evolution (LTE) network using threshold value.
Network performance parameters such as Reference Signal Received Power (RSRP) and number of handover were observed. The simulation result shows that the change of threshold value will get a more optimal RSRP value for three eNB, each of three eNB are distanced by 8000 m. When the thershold value is - 113 dBm at a speed of 15 m/s, RSRP value is very much greater than the threshold value so as to minimize the number of handover were observed.
Keywords: LTE, Soft Handover, Threshold, RSRP.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT atas berkah dan rahmat yang telah diberikan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis yang berjudul :
“OPTIMASI PARAMETER HANDOVER PADA JARINGAN LONG TERM EVOLUTION (LTE)”
Tesis ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Magister di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga dapat menyelesaikan Tesis ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih yang tulus dan sebesar-besarnya kepada :
1. Kedua Orangtua, Suami, Adik-adik penulis atas semangat dan doanya kepada penulis dengan segala pengorbanan dan kasih sayang yang tidak ternilai harganya.
2. Prof. Dr. Runtung Sitepu, S.H., M.Hum, selaku Rektor USU dan Ir. Seri Maulina, M.Si., Ph.D selaku Dekan FT USU.
3. Emerson P. Sinulingga, S.T, M.Sc, Ph.D dan Dr. Maksum Pinem, S.T., M.T. selaku komisi pembimbing yang telah meluangkan waktu untuk membimbing, memberikan arahan serta mendukung penuh penelitian ini,
dan menyemangati dalam penulisan laporan penelitian untuk seminar sampai penyusunan tesis ini.
4. Dr. Ali Hanafiah Rambe, S.T., M.T dan Suherman, S.T., M.Comp, PhD selaku dosen penguji dan pembanding dalam penelitian ini.
5. Seluruh Dosen Pengajar dan Staf di Magister Teknik Elektro USU.
6. Rekan-rekan Mahasiswa Program Studi Teknik Elektro USU yang telah memberikan semangat serta kebersamaannya sehingga tesis ini dapat diselesaikan.
7. Semua orang yang pernah mengisi setiap detik waktu yang telah dilalui bersama penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Tanpa mereka, pengalaman penulis tidaklah lengkap.
Penulis menyadarinya bahwa pada tesis ini masih banyak kekurangannya, baik dari segi teknik penulisan serta materi sehingga penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca untuk menyempurnakan tesis ini. Penulis berharap tesis ini dapat menjadi syarat penulis untuk bisa menyelesaikan pendidikan Magister di Departemen Teknik Elektro USU. Akhir kata, penulis berharap semoga tesis ini membawa manfaat bagi pengembangan ilmu.
Medan, 25 Mei 2018 Penulis
Dhara Monica Aqsa
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Saya yang bertanda angan dibawah ini,
Nama : Dhara Monica Aqsa
Temapat/Tanggal Lahir : Lhokseumawe/1 Juni 1989
Jenis Kelamin : Perempuan
Agama : Islam
Bangsa : Indonesia
Alamat : Jl Merpati No 43 A Kel. Sei Sikambing B Kec.
Medan Sunggal Kota Medan – Sumatera Utara Menerangkan dengan sesungguhnya riwayat hidup sebagai berikut :
PENDIDIKAN
1. SD Negeri 50 Banda Aceh Tahun 2001
2. SMP Negeri 7 Medan Tahun 2004
3. SMA Negeri 3 Medan Tahun 2007
4. Sarjana Teknik Elektro Universitas Syiah Kuala Tahun 2013
Medan, 25 Mei 2018 Penulis,
Dhara Monica Aqsa
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ... i
ABSTRACT ... ii
KATA PENGANTAR... iii
DAFTAR RIWAYAT HIDUP ... v
DAFTAR ISI ... vi
DAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR GAMBAR ... ix
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 4
1.3. Tujuan Penelitian ... 4
1.4. Batasan Masalah ... 4
1.5. Manfaat Penelitian ... 5
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA... 6
2.1. Konsep Sistem Komunikasi Seluler ... 6
2.2. Propagasi Gelombang Radio ... 7
2.3. Model Propagasi ... 8
2.4. Konsep Dasar Jaringan LTE... 10
2.5. Handover ... 14
2.6. Soft Handover ... 18
BAB 3 METODE PENELITIAN ... 26
3.1. Umum ... 26
3.2. Model Sistem... 26
3.3. Diagram Aliran penelitian ... 30
3.4. Perhitungan Link LTE ... 31
3.5. Parameter Handover pada LTE ... 32
3.6. Metode Pengukuran dan Pengujian ... 33
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ... 34
4.1. Umum ... 34
4.2. Hasil Simulasi ... 35
4.2.1. Analisis Pengaruh Nilai Threshold ... 35
4.2.2. Pengamatan Parameter RSRP ... 39
4.2.3. Pengamatan Jumlah Handover ... 40
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 42
5.1. Kesimpulan ... 42
5.2. Saran ... 43
DAFTAR PUSTAKA ... 44
LAMPIRAN ... 47
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman 3.1. Data teknis link budget LTE... 31 3.2. Parameter untuk menentukan radius sel LTE... 31 4.1. Grafik jumlah handover terhadap perubahan kecepatan... 39
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
2.1. Struktur sel... 7
2.2. Arsitektur LTE... 11
2.3. Soft Handover dan Hard Handover... 18
2.4. Ilustrasi soft handover... 19
2.5. Pengurangan interferensi dengan soft handover pada uplink... 20
2.6. Skema algoritma soft handover ... 22
3.1. Ilustrasi lintasan ... 27
3.2. Parameter input pada simulasi... 28
3.3. Hasil simulasi kinerja soft handover pada jaringan LTE... 29
3.4. Flowchart penelitian algoritma soft handover pada jaringan LTE.. 30
4.1. Grafik nilai RSRP yang diterima UE terhadap jarak saat peubahan threshold = - 100 dBm pada ketiga eNB... 35
4.2. Grafik nilai RSRP yang diterima UE terhadap jarak saat peubahan threshold = - 100 dBm... 35
4.3. Grafik nilai RSRP terhadap jarak pada saat peubahan threshold (-100 dBm, -105 dBm, -110 dBm, -115 dBm... 36
4.4. Grafik nilai RSRP terhadap jarak pada saat peubahan threshold (-110 dBm, -111 dBm, -112 dBm, -113 dBm, -114 dBm ) ... 37
4.5. Grafik nilai RSRP terhadap jarak pada saat peubahan kecepatan ( 5 m/s, 10 m/s, 15 m/s, 20 m/s, 25 m/s, 30 m/s ) ... 38
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Long Term Evolution (LTE) merupakan salah satu teknologi komunikasi di dalam sistem komunikasi seluler. LTE adalah sebuah nama yang diberikan pada sebuah projek dari Third Generation Partnership Project (3GPP) tepatnya pada release 8 untuk memperbaiki standar mobile phone generasi sebelumnya Universal Mobile Telecommunication System (UMTS), yang dapat memberikan coverage dan kapasitas dari layanan yang lebih besar, mengurangi biaya dalam operasional, mendukung penggunaan multiple antena, fleksibel dalam penggunaan bandwidth operasinya dan juga dapat terhubung atau terintegrasi dengan teknologi yang sudah ada. LTE sebanding dengan teknologi akses Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) [1].
Salah satu fasilitas dalam sistem seluler untuk menjamin adanya kontinuitas komunikasi apabila pelanggan bergerak dari satu sel ke sel yang lain, baik pada eNodeB (eNB) yang sama ataupun eNB berbeda disebut dengan handover [2]. Ada dua jenis handover yang ada yaitu soft handover dan hard handover. Soft handover adalah make before break (koneksi ke target dibuat sebelum koneksi ke sumber rusak) sedangkan hard handover adalah break before make (koneksi ke sumber rusak sebelum koneksi ke target di buat) [3]. Handover pada jaringan LTE di dasarkan pada hard handover, akan tetapi tidak menutup kemungkinan soft handover dapat
diimplementasikan pada jaringan LTE. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan teknik Joint Base Station (JBS). Beberapa algoritma soft handover di usulkan untuk menyelesaikan masalah terkait LTE pada hard handover [4].
Dalam tesis ini digunakan algoritma soft handover untuk mengetahui bagaimana proses optimasi parameter handover pada jaringan LTE, bagaimana algoritma dari soft handover tersebut dan parameter apa yang mempengaruhi dari kinerja algoritma soft handover tersebut. Permasalahan pada penelitian pada tesis ini adalah : “Optimasi Parameter Handover Pada Jaringan LTE". Dalam melakukan penelitian ini, penulis telah meneliti beberapa penelitian sejenis yang telah dilakukan oleh para peneliti sebelumnya sebagai referensi dan pembanding untuk menyelesaikan proses hasil penelitian ini. Adapun judul dari hasil penelitian sebelumnya yang telah dilakukan adalah sebagai berikut :
1. N.P. Singh and B. Singh (2008), dalam penelitiannya menunjukkan karakteristik parameter pada lingkungan seluler terhadap kinerja algoritma soft handover. Dengan menghitung parameter propagasinya yaitu pathloss, standard deviasi terhadap shadow fading dan koefisien korelasi pada lingkungan propagasi yang mana penelitian ini disimulasikan pada jaringan CDMA dengan 2 BTS [4].
2. Mittal P (2014) membuat rancangan dan evaluasi rangkaian uji LTE yang mencakup berbagai skenario mobilitas dan jenis lalu lintas sebagai parameter masukan dan menghitung overhead yang masuk dalam proses handover pada sistem LTE, untuk berbagai parameter lapisan fisik. [3].
3. M. Al-maolegi and B. Arkok (2014), dalam penelitiannya handover merupakan teknik terbaik dalam melayani panggilan terus menerus pada jaringan-jaringan berbeda seperti CDMA, WCDMA, WiFi dan lain-lain dilakukan perbandingan dalam algoritma handover terhadap kinerja handover [5].
4. Wahyudi Syahrul (2016), dalam penelitiannya tentang vertical handover dari jaringan UMTS dan LTE dengan algoritma handover yang dipakai adalah hard handover dengan jumlah BTS adalah 2 BTS. Dan metode yang dipakai untuk perpindahan kanal dengan metode RSS (RSCP dan RSRP) dengan mengamati parameter kinerja jaringan yang diamati adalah dropping dengan berbasis simulasi GUI [6].
5. Siregar Leonardo (2013), dalam penelitiannya algoritma hard hardover yang diimplementasikan pada 3 BTS dengan lintasan acak dan sinyal acak yang dimodelkan pada simulasinya untuk melihat bagaimana kinerja handover tersebut dengan menggunakan metode threshold dengan hysteresis tetap, threshold dengan hysteresis adaptif dan Suboptimal Degradation Handover (SDH) dengan memvariasikan threshold, hysteresis, cost dan panjang rata-rata window [7].
6. Pinem, Maksum and all (2014) dalam penelitiannya mengoptimalkan parameter tradeoff handoff pada threshold dengan metode hysteresis dapat dilakukan dengan memvariasikan nilai threshold dan hysteresis serta rata-rata windows.
Semakin besar nilai threshold dapat mempercepat handoff dan semakin besar nilai hysteresis dapat menambah penundaan [8].
1.2 Rumusan masalah
Rumusan masalah pada penelitian ini adalah :
a. Bagaimana proses soft handover pada jaringan LTE?
b. Bagaimana pengaruh nilai threshold pada jaringan LTE?
c. Bagaimana memperoleh nilai optimal untuk parameter handover yaitu RSRP dan jumlah handover pada jaringan LTE ?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian adalah sebagai berikut :
a. Untuk menganalisis pengaruh nilai threshold pada jaringan LTE.
b. Untuk mendapatkan nilai optimal parameter handover pada jaringan LTE.
1.4 Batasan Masalah
Batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
a. Model pengamatan dilakukan dengan 3 eNB , jarak telah ditentukan dan dengan menggunakan daya yang sama dan User Equipment (UE) bergerak dengan kecepatan konstan, lintasan disesuaikan dan sel pada jaringan LTE berbentuk hexagonal.
b. Parameter kinerja yang diamati adalah RSRP dan jumlah handover.
c. Parameter yang divariasikan adalah nilai threshold.
d. Algoritma yang digunakan adalah soft handover.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat hasil penelitian diharapkan dapat digunakan sebagai salah satu sumber referensi bagi perusahaan telekomunikasi dan ilmu yang bermanfaat bagi mahasiswa untuk meningkatkan kualitas dari jaringan telekomunikasi akibat adanya berbagai penghalang sinyal. Dengan demikian tingginya kebutuhan akan teknologi dapat terpenuhi dan menjadi lebih baik juga cepat.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Konsep Sistem Komunikasi Seluler
Dalam Sistem komunikasi seluler terjadi pertukaran informasi antara User Equipment (UE) dan eNodeB (eNB) yang melalui sinyal radio, dimana setiap eNB tersebut hanya dapat melakukan komunikasi dengan UE pada area yang tertentu dan pada frekuensi yang tertentu sehingga membutuhkan area yang luas untuk bisa melayaninya. Sebuah eNB yang mencover area tertentu tersebut dinamakan dengan sel.
Bentuk jaringan pada suatu sistem seluler berhubungan dengan luas cakupan area pelayanannya. Bentuk sel yang terdapat pada sistem komunikasi seluler dapat digambarkan dengan bentuk hexagonal dan lingkaran. Bentuk hexagonal dipilih sebagai bentuk pendekatan jaringan seluler, karena dari sel yang lebih sedikit dengan bentuk hexagonal diharapkan mampu mencakup untuk seluruh wilayah pelayanan.
Dimana sel hexagonal atau bentuk yang lainnya digunakan untuk mempermudah penggambaran pada layout perencanaan. Bentuk dari sel yang terdapat pada sistem komunikasi seluler diperlihatkan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Struktur sel [9].
Setiap cakupan sel menyediakan sejumlah kanal tertentu, sehingga sebuah UE atau lebih dapat berkomunikasi dengan eNB secara bersamaan. Setiap sel memiliki alokasi sejumlah channel frekuensi tertentu yang berlainan dengan sebelahnya.
Karena channel frequency merupakan sumber terbatas sehingga untuk meningkatkan kemampuan pelayanan frekuensi yang terbatas tersebut dipakai secara berulang-ulang yang dikenal dengan istilah pengulangan frekuensi (frequency reuse). Oleh karena itu, pengulangan frekuensi merupakan hal yang penting dalam komunikasi seluler [9].
2.2 Propagasi Gelombang Radio
Mekanisme pada propagasi gelombang radio sangat ditentukan oleh faktor suatu daerah, faktor benda-benda bergerak, sifat frekuensi radio, kecepatan UE dan sumber-sumber interferensi. Mekanisme propagasi sinyal di antara transmitter dan receiver sangat bervariasi, tergantung pada faktor suatu daerah di sekitar lingkungan komunikasi seluler. Mekanisme propagasi sinyal ini mengakibatkan sinyal yang
diterima dari UE mengalami fluktuasi. Fluktuasi sinyal ini terjadi dalam tiga mekanisme yaitu [10]:
a. Reflection (Pemantulan)
Terjadi ketika sinyal yang merambat membentuk permukaan benda yang dimensinya relatif besar dibandingkan panjang gelombang sinyal.
b. Difraction (Pembelokan)
Terjadi ketika sinyal merambat diantara transmitter dan receiver dihalangi oleh sis permukaan yang tajam. Ini terjadi ke berbagai arah yang bersumber dari sisi penghalang yang dilaluinya.
c. Scatter (Hamburan)
Ketika membentur benda yang memiliki dimensi dsekitar atau lebih kecil dari dimensi panjang gelombang sinyal. Benda yang menyebabkan hamburan sinyal contohnya : dedaunan, kendaraan, tuang-tiang lampu, rambu-rambu lalu lintas dijalan dan perabot dalam ruangan.
2.3 Model Propagasi
Pada komunikasi seluler, UE menerima sinyal dari eNB secara bervariasi.
Variasi sinyal ini dapat dikelompokkan menjadi tiga komponen yaitu [11] : a. Pathloss
Faktor pathloss terjadi akibat sinyal mengalami rugi-rugi dari pemancar dan pengaruh propagasi dalam kanal radio. Variasi daya sinyal akibat pathloss
terjadi pada jarak 100 meter sampai 1000 meter. Pengukuran pathloss ini diperlihat pada Persamaan (2.1) dan Persamaan (2.2) [10].
(2.1)
atau
(2.2) Dimana ;
= Rata-rata daya yang diterima pada jarak dari antena pemancar.
= Daya yang diterima pada titik acuan dekat di daerah medan, jauh antena pada jarak kecil dari antena pemancar.
n = Eksponen pathloss.
d = Besar nilai jarak dari pengirim dan penerima.
b. Shadow Fading
Shadow Fading merupakan fluktuasi daya rata-rata sinyal terima disekitar letak kejadian fluktuasi cepat, dengan perubahan sinyal yang lambat. Fenomena shadowing ini terjadi karena adanya penghalang antara pemancar dan penerima dilingkungan yang memiliki kuntur tanah yang menonjol seperti : pegunungan, hutan, bangunan dan persimpangan jalan.
c. Fast Fading
Fast Fading terjadi karena sinyal yang merambat dari transmitter ke receiver dapat melalui beberapa jalur propagasi atau disebut dengan propagasi multipath. Multipath ini terjadi karena adanya sinyal pantul dari objek seperti :
bangunan, dinding, dan pegunungan sehingga level sinyal yang diterima adalah penjumlahan dari sinyal multipath yang berasal dari perubahan amplitudo, fasa, dan sudut datang di penerima.
2.4 Konsep Dasar Jaringan Long Term Evolution (LTE)
Long Term Evolution (LTE) diciptakan untuk memperbaiki teknologi sebelumnya. LTE merupakan pengembangan dari sistem 3GPP sebelumnya yang dikenal sebagai Universal Mobile Telecommunication System (UMTS), yang merupakan evolusi dari Global System For Mobile Communications (GSM) [11,12].
Kemampuan dan keunggulan dari LTE terhadap teknologi sebelumnya selain dari kecepatannya dalam transfer data tetapi juga karena LTE dapat memberikan coverage dan kapasitas dari layanan yang lebih besar, mengurangi biaya dalam operasional, mendukung penggunaan multiple-antena, fleksibel dalam penggunaan bandwidth operasinya dan juga dapat terhubung atau terintegrasi dengan teknologi yang sudah ada.
Teknologi LTE merupakan teknologi berbasis IP yang mampu mengintegrasikan seluruh sistem dan jaringan dengan kecepatan akses yang diberikan berkisar antara 100 Mbps-1Gpbs. Perangkat pengguna dikenal secara resmi sebagai pengguna User Equipment (UE) berkomunikasi dengan jaringan akses radio melalui air interface, yang juga dikenal sebagai radio interface. Arah dari jaringan ke mobile dikenal sebagai downlink (DL) atau forward link dan arah dari ponsel ke jaringan dikenal sebagai uplink (UL) [14].
Untuk sistem LTE tiga dari empat teknik penggunaan multiple antena dapat digunakan yaitu MISO (tansmit diversity), SIMO (receive diversity) dan MIMO (spatial multiplexing). LTE menggunakan teknik yang lebih canggih yaitu sistem MIMO yaitu dengan menggunakan dua atau empat antena untuk mendukung transmit diversity. Yang berfungsi untuk meningkatkan kapasitas, efisiensi, spektrum serta kualitasnya [2]. Arsitektur LTE dapat dilihat pada Gambar 2.2.
eNodeB
HSS MME S-GW
P-GW
S1
S6 S11
SGi
Uu
X2
Internet
eNodeB S5
CP
CP
UP
UP
EPC
E-UTRAN
Gambar 2.2 Arsitektur LTE [2]
Dari Gambar 2.2 dapat dijelaskan bagian-bagian arsitektur pada jaringan LTE sebagai berikut [1,17] :
a. User Equipment (UE)
UE merupakan perangkat yang digunakan oleh user untuk berkomunikasi secara mobile pada jaringan LTE.
b. eNodeB
eNodeB merupakan penyedia layanan komunikasi pertama yang menghubungkan UE dengan perangkat jaringan kompleks LTE lainnya.
eNodeB termasuk dari bagian E-UTRAN.
c. Evolved Packet Core (EPC)
EPC ini terdiri dari beberapa bagian yaitu : 1. Mobility Management Entity (MME)
MME berfungsi sebagai pengontrol pada jaringan akses LTE. Dimana MME ini bertanggung jawab untuk memilih Serving SAE Gateway (SGW) yang akan digunakan pada saat UE melakukan intra-LTE handover. MME juga memiliki tanggung jawab pada proses authentication pengguna dan berperan sebagai titik pemberhentian pada jaringan untuk kepentingan enkripsi Non-Access Stratum (NAS) dan menangani manajemen kunci keamanan. MME juaga berfungsi sebagai kontrol mobilitas anatar jaringan LTE dan 2G/3G.
2. Home Subcriber Server (HSS)
HSS ini berfungsi untuk database pusat yang berisi informasi tentang semua pelangga operator jaringan, juga sebagai security dan subcriber management.
3. Serving SAE Gateway (SGW)
SGW berfungsi untuk mengatur jalan dan meneruskan data yang berupa packet dari setiap user dan sebagai penghubung antara UE dengan eNodeB pada waktu terjadi inter-handover.
4. Packet Data Network Gateway (PDN-GW)
PDN-GW menyediakan konektivitas ke UE ke jaringan data paket eksternal untuk UE. UE memungkinkan untuk memiliki konektivitas secara simultan ke beberapa PDN-GW untuk mengakses beberapa paket jaringan data PDN-GW. peran kunci PDN-GW adalah bertindak sebagai jangkar untuk mobilitas antara 3GPP dan teknologi non-3GPP seperti WIMAX dan 3GPP2 (CDMA 1x dan EV-DO).
Ada beberapa karakteristik yang dapat dilihat dari teknologi LTE adalah sebagai berikut [18] :
a. LTE adalah generasi teknologi telekomunikasi seluler. Menurut standar, LTE memberikan kecepatan uplink hingga 50 Mbps dan kecepatan downlink hingga 100 Mbps.
b. Round Trip Time (RTT) LTE hanya membutuhkan 5 ms untuk satu arah antara UE dan eNodeB sehingga menghasilkan latency yang rendah.
c. Bandwidth yang mendukung seperti 20MHz, 15MHz, 10MHz, 5MHz sehingga operator jaringan dapat memilih bandwidth yang berbeda dan memberikan layanan yang berbeda berdasarkan spektrum. Itu juga yang menjadi tujuan dari perancangan LTE yaitu untuk meningkatkan efisiensi spektrum pada jaringan, yang memungkinkan operator untuk menyediakan lebih banyak paket data pada suatu bandwidth.
d. Mendukung model Frequency Division Duplex (FDD) dan Time Division Duplex (TDD).
e. Memiliki arsitektur jaringan yang sederhana, hanya ada eNodeB pada Evolved- UMTS Terrestrial Radio Access (E-UTRAN).
f. Kompatibel dengan teknologi 3GPP sebelumnya dan teknologi lainnya.
2.5 Handover
Handover adalah proses perpindahan mobile user dari satu cell ke cell yang lain pada saat mode dedicated atau UE sedang melakukan panggilan. Handover berfungsi untuk tetap menjaga koneksi sewaktu melakukan panggilan ketika mobile user berada di luar jangkauan source cell. Terdapat beberapa kriteria yang menyebabkan terjadinya handover, antara lain yaitu sinyal yang lemah pada source cell yang telah melewati batas yang telah ditentukan, kualitas yang kurang bagus, dan lainnya. Pada saat terjadi handover koneksi dengan source cell diputus dan dipindahkan ke target
cell. Hal ini menunjukkan bahwa handover adalah proses yang sangat kompleks dan kritis pada sistem GSM [2].
Handover merupakan salah satu sarana penting untuk menjamin mobilitas pengguna dalam jaringan komunikasi mobile. Perannya adalah untuk mempertahankan koneksi traffic untuk perpindahan UE dengan bantuan fungsi handover. Proses handover berlangsung dengan mengeluarkan permintaan handover ketika daya penerima oleh UE dari eNB sel tetangga melebihi daya yang diterima dari eNB dengan jumlah tertentu yang dikenal sebagai threshold dan ini memiliki nilai tetap. Agar handover berhasil, permintaan handover harus diperoleh dari sebuah saluran sebelum daya penerima oleh UE mencapai threshold penerima.
Adapun tipe handover berdasarkan pada arah lintasannya dibagi menjadi dua yaitu [17]:
a. Horizontal handover ; dimana horizontal handover ini, ketika UE tidak dapat mengubah teknologi untuk koneksinya bahkan berpindah dari titik satu ke titik lainnya.
b. Vertikal handover ; dimana vertikal handover ini, ketika UE akan mengubah teknologi saat memberikan off dan ketika bergerak dari satu titik ke titik lainnya.
Ada beberapa tipe-tipe handover berdasarkan jaringan seluler yaitu [2] : a. Intra cell handover
Handover yang hanya terjadi dari satu timeslot ke timeslot yang lain dalam satu cell atau dari satu TRX ke TRX yang lain dalam satu cell.
b. Inter cell handover
Handover yang terjadi dari satu cell ke cell yang lain yang masih terdapat di dalam eNB yang sama.
c. Inter eNB handover
Handover yang terjadi dari satu cell ke cell yang lain dan source cell terletak pada eNB yang berbeda, tetapi masih terletak pada MEE yang sama.
d. Inter MME handover
Handover yang terjadi dari satu cell ke cell yang lain dan source cell terletak pada eNB yang berbeda dan terletak pada MME yang berbeda.
e. Inter PLMN
Handover terjadi dari satu cell ke cell yang lain dan source cell terletak pada operator yang lain pada negara yang berbeda, sudah melakukan kerjasama agar user tetap dapat melakukan panggilan meskipun telah melewati batas negara dan dilayani oleh operator yang berbeda.
Ada beberapa tujuan dilakukakannya handover yaitu sebagai berikut ini :
1. Mencegah terjadinya kegagalan panggilan ketika user berpindah dari suatu area yang dilingkupinya pada suatu sel ke kawasan yang dilingkupinya pada sel lain sehingga panggilan dapat berpindah ke sel yang keduanya.
2. Menjaga hubungan antara UE dan eNB dalam proses perpindahan layanan.
3. Melakukan pergantian kanal jika terjadi interferensi yang besar.
4. Memperjelas batas antar daerah pelayanan UE.
5. Mengurangi interferensi ke sel yang berdekatan meskipun user masih terhubung pada koneksi yang baik.
Secara singkat langkah handover yang akan dilakukan melalui tiga langkah yang akan dijelaskan sebagai berikut [11] :
1. UE secara terus-menerus mengumpulkan informasi level sinyal yang diterima dari eNB yang telah dihubungkan dan semua eNB yang lain dapat mendeteksi.
2. Informasi ini kemudian merata-ratakan untuk menyaring efek fast fading. Data yang telah dirata-ratakan kemudian dihitung pada algoritma keputusan, yang memutuskan jika meminta handover ke stasiun lain.
3. Ketika memutuskan untuk melakukannya, handover dieksekusi oleh kedua eNB dan UE.
Pada saat UE bergerak dari satu cell ke cell lainnya, traffik pada cell sebelumnya harus diubah ke kanal dengan traffik dan kanal control cell yang baru.
Apabila terjadi kegagalan handover akan berakibat drop call yaitu terputusnya hubungan saat percakapan sedang berlangsung. Faktor-faktor penyebab gagalnya handover antara lain sebagai berikut [1]:
1. Interferensi yang tinggi.
2. Setting parameter yang tidak baik.
3. Kerusakan handover.
4. Area cakupan radio yang kurang baik.
5. Neighbouring cell relation yang tidak perlu.
Dua algoritma yang terdapat pada handover dapat dilihat pada Gambar 2.3 (a) dan Gambar 2.3 (b). Gambar 2.3 (a) merupakan algoritma soft handover atau biasa disebut dengan make before break (koneksi ke target dibuat sebelum koneksi ke sumber rusak) sedangkan Gambar 2.3 (b) merupakan algoritma hard handover atau biasa disebut dengan break before make (koneksi ke sumber rusak sebelum koneksi ke target di buat)
(a) Soft Handover (b) Hard Handover
Gambar 2.3 Soft Handover dan Hard Handover [11]
2.6 Soft Handover
Soft handover merupakan handover yang terjadi antar sel dengan frekuensi pembawa yang sama, dimana UE memulai komunikasi dan membentuk hubungan dengan eNB yang baru terlebih dahulu sebelum memutuskan hubungan dengan eNB
asal. Soft handover selain mengurangi kemungkinan putusnya pembicaraan juga menyebabkan proses handover berjalan dengan halus sehingga tidak mengganggu pengguna. Ilustrasi pada soft handover ini diperlihatkan pada Gambar 2.4 [11].
eNB1
eNB3
Gambar 2.4 Ilustrasi soft handover [11]
Soft handover memperlihatkan banyak keuntungan yaitu tidak adanya efek ping-pong berarti beban signaling pada jaringan semakin menurun dan dengan soft handover tidak ada data loss yang diakibatkan oleh pemutusan transmisi yang mana terjadi pada hard handover. Soft handover lebih diimplementasikan pada CDMA.
Alasannya, karena soft handover bersama dengan kendali daya (power control) juga
eNB 2
menggunakan mekanisme pengurangan interfensi. Pengurangan interferensi dengan soft handover dapat diperlihatkan pada Gambar 2.5 [19].
Gambar 2.5 Pengurangan interferensi dengan soft handover pada uplink [19].
Pada Gambar 2.5 (a) power control meningkatkan kuat sinyal kirim UE untuk menjamin QoS pada uplink ketika UE bergerak menjauhi eNB yang melayaninya yaitu eNB1, sedangkan pada Gambar 2.5 (b) UE merupakan soft handover, yaitu eNB1 dan eNB2 terhubung dengan UE secara simultan. Sinyal yang diterima akan dikirimkan ke eNB. Pada uplink, pemilihan dilakukan pada soft handover. Yang paling kuat akan dipilih dan yang lemah akan diputuskan. Pada gambar eNB2 lebih baik dari eNB1 dan untuk mencapai QoS yang diharapkan maka kuat sinyal kirim lebih rendah dibandingkan dengan Gambar 2.5 (a).
Dari Gambar 2.5 dapat terlihat bahwa interferensi yang dihasilkan oleh UE pada arah uplink lebih rendah pada soft handover, karena soft handover selalu menjaga agar UE terhubung dengan eNB yang terbaik. Dan pada downlink, situasinya jauh lebih rumit karena dibutuhkan kanal downlink tambahan untuk mendukung soft handover [19]. Terdapat beberapa parameter yang mempengaruhi dari kinerja soft handover yang berkaitan dengan algoritma soft handover yaitu sebagai berikut [20] : 1. Add threshold (Hyst_add) merupakan batas selisih level sinyal yang digunakan
untuk penambahan active set.
2. Drop threshold (Hyst_drop) merupakan batas selisish sinyal yang digunakan untuk pengurangan active set.
3. Tdrop yaitu untuk keluar dari active set, maka kuat sinyal harus dibawahi drop threshold untuk jangka waktu selama Tdrop.
4. Soft Handover Window (SHW) merupakan perbedaan antara add dan drop threshold.
5. Rasio SHR merupakan perbandingan antara area soft handover dengan area set.
Dengan adanya parameter diatas maka dapat dibuat algoritma yang dikondisikan dengan kebutuhan dan mengkombinasikannya dengan beberapa parameter yang ada.
Dengan begitu semakin banyak parameter yang dikombinasikan maka akan semakin kompleks sistem yang akan terbangun. Soft handover juga memiliki algoritma, yang mana algoritma pada soft handover ini terlihat pada Gambar 2.6 [20].
Gambar 2.6 Skema algoritma soft handover [20]
Algoritma diatas dapat dijabarkan sebagai berikut :
a. Jika active set berisi eNB1 dan Ŝ1(d) > Ŝmin dan selisih absolut dari Ŝ1(d) dan Ŝ2(d) lebih besar dari HYST_ADD maka active set tetap berisi eNB1.
b. Jika Ŝ1(d) dan Ŝ2(d) > Ŝmin dan selisih absolut dari Ŝ1(d) dan Ŝ2(d) lebih kecil dari HYST_ADD maka active set berisi eNB1 eNB2.
c. Jika Ŝ1(d) dan Ŝ2(d) > Ŝmin dan selisih absolut dari Ŝ1(d) dan Ŝ2(d) lebih besar dari HYST_DROP maka active set berisi eNB2 (terjadi soft handover).
d. Jika Ŝ1(d) dan Ŝ2(d) < Ŝmin maka active set tidak berisi eNB1 maupun eNB2.
Kondisi ini disebut outage ( kegagalan).
Untuk indikator kinerja pada soft handover dapat dijelaskan sebagai berikut :
a. Jumlah handover yaitu banyaknya handover yang terjadi. Perhitungan jumlah handover ketika Uk
l pada lintasan 1 yang terdiri dari sampel sinyal titik N dapat dilihat pada Persamaan (2.3) [8].
Nk kk l U
U
11 (2.3)Dimana, Uk= 1 apabila terjadi handover, sebaliknya Uk= 0 menyatakan bahwa handover tidak terjadi handover. Nilai handover rata-rata dari jumlah 1 lintasan ditulis dengan mengikuti Persamaan (2.4)
s l
Handover
sl1Uk (2.4) b. Reference Signal Received Power (RSRP) atau yang dikenal sebagai parameterdaya yang diterima digunakan untuk keperluan cell selection, cell reselection, dan handover pada LTE. Persamaan matematis untuk mengukur RSRP ditunjukkan pada Persamaan (2.5) [14].
(2.5) Dimana :
RSRP (dBm) : Daya yang diterima UE dari eNB pada jarak do (dBm) EIRP : Daya keluaran dari antena
Shadow fading : Large Scale Fading yang terdistribusi log normal.
Untuk menentukan besar Shadow Fading dan Pathloss ditunjukkan pada Persamaan (2.6) dan Persamaan (2.7) [17].
[ ]
(2.6) ( ( )) + (2.7) Dimana :
M : Normal random variable kuat sinyal (dBm) m : Rata-rata (mean) kuat sinyal (dBm)
σ : Standard deviasi A : Redaman lintasan (dB)
α : Pathloss exponent; untuk cellular (daerah urban α = 4) Kf : Faktor koreksi frekuensi
Kr : Faktor koreksi perangkat Rx
c. Laju perubahan avtive set (NOupdate) ; laju perubahan active set. Perubahan nilai dari active set mengikuti Persamaan (2.8), (2.9) dan (2.10).
Ŝ1 > Ŝ2 + HystADD → Uk = 0 (2.8) Ŝ1 < Ŝ2 + HystADD | Ŝ2 > Ŝ1 + HystDROP → Uk = 1 (2.9)
NOupdate = jumlah transisi nilai Uk (2.10)
d. Poutage (probabilitas outage) adalah probabilitas dimana kuat sinyal terima berada dibawah nilai threshold yang ditetapkan. Outage adalah situasi saat UE sama sekali tidak terhubung dengan eNB. Persamaan (2.11) memperlihatkan persamaan untuk probabilitas outage yaitu :
Po (d) = Q (Ŝbest – Smin / σ) (2.11)
Dimana :
- Ŝbest = Kekuatan sinyal terbesar diantara yang tersedia rata-rata sinyal dari BSS pada jarak d.
- Smin = threshold - σ = standar deviasi
e. Rasio Soft Handover Region (SHR) merupakan rasio dari area soft handover terhadap area sel (a). Persamaan SHR terlihat pada Persamaan (2.12)
rasio SHR = 1- ( Rh / Rs)2 (2.12)
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1. Umum
Handover terjadi karena adanya traffic sel yang penuh sehingga User Equipment (UE) yang melewati sel tersebut dialihkan ke sel tetangganya dengan beban traffic yang lebih kecil dengan begitu sel yang dituju adalah sinyal yang lebih besar. Pada tesis ini jenis handover yang dibahas adalah soft handover pada jaringan Long Term Evolution (LTE). Dimana pengerjaan dilakukan dengan mensimulasikan metode RSS based handover yang di implementasikan pada jaringan LTE. Pada tesis ini pengerjaan metode penelitian dimulai dengan membuat model sistem, menentukan algoritma, menghitung link budget, menentukan parameter masukan dan parameter keluaran serta merancang sistem simulasi.
3.2 Model Sistem
Model sistem yang akan dirancang pada proposal tesis ini adalah sebagai berikut:
a. Dimana nantinya UE ini akan bergerak dari eNB2 menuju ke eNB2 dan eNB2
menuju eNB3, dengan ilustrasi lintasan yang diperlihatkan pada Gambar 3.1 serta kecepatan yang telah ditentukan dan ketiga eNB yang dipisahkan dengan jarak. Jarak lintasan dimodelkan dengan Persamaan (3.1) [6].
(√ ) (3.1)
Keterangan : : koordinat x UE : koordinat x eNB
: koordinat y UE : koordinat y eNB
Untuk menentukan x1 dan y1 juga x2 dan y2 masing masing ditunjukkan pada Persamaan (3.2) dan Persamaan (3.3) [6].
= (
) = (3.2)
= = - (3.3) Ilustrasi lintasan yang akan digunakan akan diperlihatkan pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Ilustrasi lintasan
b. Ketiga eNB ini juga nantinya memiliki daya transmisi yang sama dengan jarak serta kecepatan yang telah ditentukan.
c. UE nantinya akan menerima kuat sinyal dengan jarak yang telah ditentukan secara interval.
d. Ada dua parameter yang akan diukur pada tesis ini yaitu : RSRP, active set dan jumlah handover.
e. Model inisiasi soft handover yang digunakan adalah nilai berbasis RSS (Received Signal Strength) based handover yaitu kuat sinyal pilot yang diterima serta model algoritma soft handover yang dipakai adalah algoritma threshold.
Simulasi pada pengamatan ini dilakukan dengan asumsi eNB1 ke eNB2 dan eNB3 pada jaringan LTE. Kinerja soft handover yang terjadi pada LTE dengan 3 eNB yang dilalui oleh UE dengan mensimulasikannya pada GUI Matlab. Adapun tampilan dengan memasukkan nilai parameter input pada simulasi yang diperlihatkan pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2. Parameter input pada simulasi
Dengan memasukkan parameter input seperti Gambar 3.2 diatas maka simulasi akan berjalan dan menghasilkan Gambar 3.3.
Gambar 3.3 Hasil simulasi kinerja soft handover pada jaringan LTE
Hasil simulasi Gambar 3.3 adalah hasil simulasi dengan 1 kali iterasi yang dimulai pada jarak 0 meter sampai pada jarak 8000 meter. Yang dimulai dari eNB1 sampai ke eNB3 pada jaringan LTE. Pada simulasi ini akan terlihat eNB yang serving dan eNB yang handover. Dimana kuat sinyal yang didapatkan eNB1 lebih kecil dari nilai threshold sehingga mengalami handover pada eNB2.
3.3. Diagram Alir Penelitian
Diagram alir pada tesis ini merupakan bagian dari simulasi pada GUI Matlab yang digunakan dalam tesis ini. Simulasi kinerja soft handover yaitu akan memperlihatkan kinerja soft handover dari 3 eNB dan handover yang akan terjadi.
MULAI
SELESAI Masukkan Nilai Parameter eNB &
Parameter Handover
Grafik Kuat Sinyal 1, 2 dan 3 saat terjadi
Handover Proses Simulasi Handover
Gambar 3.4 Flowchart penelittian algoritma soft handover pada jaringan LTE
Pada Gambar 3.4 memperlihatkan hasil simulasi dari kinerja soft handover pada jaringan LTE dengan menampilkan active set, jumlah handover dan RSRP serta kinerja dari soft handover tersebut.
3.4. Perhitungan Link Budget pada LTE [6]
Penentuan MAPL pada jaringan LTE dilihat dari data-data teknis perangkat yang digunakan seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1 Data teknis Link Budget LTE [11]
Parameter LTE
Transmitter - eNode B
Tx Power (dBm) 46
Tx antenna Gain (dBi) 18
Cable Loss (dB) 2
EIRP (dBm) 62
Receiver – UE
UE Noise Figure (dB) 7
Thermal Noise (dB) -104,5
Receiver noise floor (dBm) -97,5
SINR(dB) -9
Receiver Sensitivity (dBm) -106,5
Interference Margin (dB) 4
Control Channel Overhead (%) 20
Rx Antenna Gain (dBi) 0
Body Loss (dB) 0
Maximum Path Loss 163,5
Setelah MAPL diperoleh, selanjutnya adalah menentukan nilai radius sel jaringan LTE dengan menggunakan model propagasi Erceg Greenstein yang ditunjukkan pada Persamaan 3.6 [9].
= ( ) ( ( ))
x 100 (3.6)
Parameter untuk menetukan radius sel jaringan LTE ditunjukkan pada Table 3.2.
Tabel 3.2 Parameter untuk menentukan radius sel LTE
No Parameter Nilai
1 Frekuensi 2600 MHz
2 Tinggi efektif antena eNode B (ht) 30 meter 3 Tinggi Antena UE (hr) 1,5 meter 4 Shadow fading (terrain type B) 15.81 dB
3.5. Parameter handover pada LTE
Dalam jaringan LTE keputusan terhadap handover dibuat oleh UE atau network berdasarkan dari kualitas link. Pada LTE, UE akan membuat keputusan terakhir untuk menentukan terjadinya handover atau tidak, sedangkan eNB membuat rekomendasi pada kandidat eNB target untuk handover. Keputusan handover berdasarkan pada kualitas sinyal yang terbaik dari hasil yang dilaporkan UE secara periodik. Untuk itu digunakan parameter Reference Signal Received Power (RSRP) dan jumlah handover pada jaringan LTE. RSRP digunakan untuk keperluan cell selection, cell reselection, dan handover pada LTE.
3.6. Metode Pengukuran dan Pengujian
Pengukuran dan pengujian menggunakan program simulasi matlab. Dimana paramater yang akan diukur tersebut adalah RSRP pada jaringan LTE serta jumlah
handover yang terjadi pada algoritma soft handover untuk jaringan LTE. Parameter tersebut akan diukur dengan menggunakan matlab yang dijalankan berdasarkan simulasi matlab GUI yang sebelumnya telah dilakukan perancangan desain lintasan dengan 3 eNB.
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Umum
Dalam penelitian ini dilakukan perancangan design GUI dengan matlab, yang mana diasumsikan bahwa User Equipment (UE) akan bergerak lurus dari eNB1 ke eNB2 dan kembali ke eNB3. Ketiga eNB tersebut dipisahkan oleh jarak (D). Simulasi ini mengamati performansi user yang sedang bergerak dari sel Long Term Evolution (LTE) ke sel LTE. Dengan masukan simulasi berupa nilai threshold LTE dan LTE, hysteresis ADD, hysteresis DROP, jarak UE ke eNB, waktu sampling, kecepatan UE, jumlah iterasi.
Untuk setiap eNB diberikan masukan yang berbeda seperti MAPL yang disesuaikan sesuai dengan jaringan yang telah ditentukan sesuai dengan model sistem. Keluaran yang dihasilkan simulasi nantinya adalah Reference Signal Received Power (RSRP) atau daya yang diterima UE dari eNB, active set, keputusan handover, iterasi, waktu tempuh, titik sampel, dan kondisi jaringan yang terjadi. Keluaran simulasi ini yang menjadi simulasi yang diamati.
4.2. Hasil Simulasi
Pada hasil simulasi ini diperlihatkan simulasi yang dihasilkan sesuai dengan model sistem yang telah diasumsikan untuk memperlihatkan kinerja soft handover pada jaringan LTE ke jaringan LTE dengan mengasumsikan adanya 3 eNB dengan bentuk lintasan lurus, dengan memberikan nilai masukan berupa jumlah lintasan, titik sampel, konstanta eksponen pathloss, waktu sampling dan kecepatan UE.
4.2.1. Analisis Pengaruh Nilai Threshold
Pada sub bab ini, nilai threshold divariasikan dengan histeresis (HYST_DROP dan HYST_ADD) tetap. Nilai jarak = 8000 meter, HYST_ADD = 8 dBm, HYST_DROP = 10 dBm, kecepatan = 15 m/s dan jumlah iterasi = 1.
a. Ketika Nilai Threshold = - 100 dBm
Pada Gambar 4.1 dan Lampiran B.1 nilai RSRP terhadap jarak pada saat threshold = -100 dBm pada ketiga eNB dapat dilihat bahwa pada jarak 3333,3 m terjadi handover (HO) ke eNB2, dimana kuat sinyal yang didapatkan oleh eNB1
adalah -120 dBm dan nilai tersebut telah < nilai threshold yaitu -100 dBm sedangkan nilai kuat sinyal pada eNB2 adalah -99 dBm, nilai tersebut masih berada > nilai threshold. Pada jarak 7500 m terjadi handover ke eNB3, dimana kuat sinyal yang didapatkan oleh eNB2 adalah -118 dBm dan nilai tersebut telah < nilai threshold yaitu -100 dBm sedangkan nilai kuat sinyal pada eNB3 adalah -99 dBm, nilai tersebut masih berada > nilai threshold.
Gambar 4.1 Grafik nilai RSRP terhadap jarak pada saat threshold = -100 dBm pada ketiga eNB.
Pada Gambar 4.2 grafik nilai RSRP yang diterima UE terhadap jarak pada saat threshold = -100 dBm dapat dilihat bahwa pada jarak 3333,3 m terjadi handover (HO) ke eNB2 dan pada jarak 7500 m terjadi handover ke eNB3.
Gambar 4.2 Grafik nilai RSRP yang diterima UE terhadap jarak pada saat threshold
= -100 dBm.
-140 -130 -120 -110 -100 -90 -80 -70 -60
0 2000 4000 6000 8000
RSRP (dBm)
Jarak (m)
eNB1 eNB2 eNB3
-130 -120 -110 -100 -90 -80 -70 -60
0 2000 4000 6000 8000
RSRP (dBm)
Jarak (m)
T = -100 dBm
b. Ketika Nilai Threshold = - 100, -105, -110, -115 dBm
Pada Gambar 4.3, Lampiran B.1, Lampiran B.2, Lampiran B.3 dan Lampiran B.8 dapat kita lihat bahwa nilai RSRP terhadap jarak pada saat perubahan threshold (- 100, -105, -110, -115 dBm).
Gambar 4.3 Grafik nilai RSRP terhadap jarak pada saat perubahan threshold (-100, - 105, -110, -115 dBm)
Dari Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa untuk memperoleh nilai threshold optimal terdapat pada rentan nilai -110 dBm sampai -115 dBm, akan tetapi pada nilai threshold = -115 dBm eNB hanya bisa ditangani sampai eNB2.
c. Ketika Nilai Threshold = - 110, -111, -112, -113, -114 dBm
Pada Gambar 4.4, Lampiran B.3, Lampiran B.4, Lampiran B.5, Lampiran B.6 dan Lampiran B.8 dapat kita lihat bahwa nilai RSRP terhadap jarak pada saat perubahan threshold (-110, -111, -112, -113, -114 dBm).
-130 -120 -110 -100 -90 -80 -70 -60
0 5000 10000
RSRP (dBm)
Jarak (m)
T = - 100 dBm T = - 105 dBm T = - 110 dBm T = - 115 dBm
Gambar 4.4 Grafik nilai RSRP terhadap jarak pada saat perubahan threshold (-110, - 111, -112, -113, -114 dBm)
Dari Gambar 4.4 dapat dilihat bahwa untuk memperoleh nilai threshold optimal pada rentan nilai -110 dBm sampai -114 dBm, pada nilai threshold = - 110 dBm dengan nilai RSRP = -87 dBm pada jarak = 4375 m, pada nilai threshold = - 111 dBm dengan nilai RSRP = -90 dBm pada jarak = 4375 m, pada nilai threshold = - 112 dBm dengan nilai RSRP = -100 dBm pada jarak = 4375 m, pada nilai threshold = - 113 dBm dengan nilai RSRP = -62 dBm pada jarak = 4375 m, pada nilai threshold
= - 114 dBm dengan nilai RSRP = -101 dBm pada jarak = 4375 m. Dimana nilai paling optimal adalah pada nilai threshold = - 113 dBm dengan nilai RSRP = -62 dBm pada jarak = 4375 m. Dengan jumlah handover yang terjadi sebanyak 4x saat dengan kecepatan 15 m/s. Nilai RSRP yang diterima UE terhadap jarak pada saat threshold = -113 dBm dapat dilihat bahwa pada jarak 2500 m terjadi handover (HO) ke eNB2 dan pada jarak 6875 m terjadi handover ke eNB3.
-130 -120 -110 -100 -90 -80 -70 -60
0 2000 4000 6000 8000 10000
RSRP (dBm)
Jarak (m)
T = - 110 dBm T = - 111 dBm T = - 112 dBm T = - 113 dBm T = - 114 dBm
4.2.2. Pengamatan parameter RSRP pada jaringan LTE
Reference Signal Received Power (RSRP) merupakan parameter handover pada jaringan LTE. Dengan menggunakan persamaan 3.7, 3.8 dan 3.9 hasil RSRP telah didapatkan yang mana pada tesis ini berada pada jaringan LTE. Dengan jumlah n sampling yang dilalui adalah dimulai dari 1 sampai 289. Pada Gambar 4.5 juga terlihat adanya perubahan yang terjadi pada nilai RSRP di jaringan LTE, ini membuktikan adanya pengaruh parameter handover pada kuat sinyal yang diperoleh.
Gambar 4.5 Grafik nilai RSRP terhadap jarak pada saat perubahan kecepatan (5, 10, 15, 20, 25, 30 m/s)
Dari Gambar 4.5 grafik nilai RSRP terhadap jarak pada saat perubahan kecepatan (5, 10, 15, 20, 25, 30 m/s) pada jarak 0- 8000 m, dapat di lihat bahwa nilai RSRP pada saat kecepatan 5 m/s nilai RSRP yang diterima = - 99 dBm, nilai RSRP pada saat kecepatan 10 m/s nilai RSRP yang diterima = - 91 dBm, nilai RSRP pada
-130 -120 -110 -100 -90 -80 -70 -60
0 2000 4000 6000 8000
RSRP (dBm)
Jarak (m)
5 m/s 10 m/s 15 m/s 20 m/s 25 m/s 30 m/s
saat kecepatan 15 m/s nilai RSRP yang diterima = - 79 dBm, nilai RSRP pada saat kecepatan 20 m/s nilai RSRP yang diterima = - 88 dBm, nilai RSRP pada saat kecepatan 25 m/s nilai RSRP yang diterima = - 85 dBm dan nilai RSRP pada saat kecepatan 30 m/s nilai RSRP yang diterima = - 89 dBm. Nilai RSRP paling optimal pada saat kecepatan 15 m/s saat nilai RSRP yang diterima = - 79 dBm, dimana pada jarak 2500 m terjadi handover (HO) ke eNB2 dan pada jarak 6875 m terjadi handover ke eNB3.
4.2.3. Pengamatan Jumlah Handover
Pada subbab ini, histeresis (HYST_DROP dan HYST_ADD) dan nilai threshold akan tetap sedangkan nilai kecepatan akan berubah. Dengan nilai jarak = 0- 8000 meter, HYST_ADD = 8 dBm, HYST_DROP = 10 dBm, kecepatan = 5, 10, 15, 20, 25, 30 m/s dan jumlah iterasi = 1.
Tabel 4.1 Grafik jumlah handover terhadap perubahan kecepatan Threshold = - 113 dBm
Kecepatan (m/s)
Jumlah Handover
RSRP (dBm)
Jarak (m)
5 3 -99 4236,1
10 4 -91 4166,7
15 4 -79 4375
20 4 -88 4166,7
25 4 -85 4513,9
30 4 -89 4583,3
Hasil pengamatan jumlah handover terhadap perubahan nilai kecepatan dapat dilihat pada Tabel 4.1, pada saat kecepatan 5 m/s jumlah handover yang terjadi sebanyak 3, tetapi semakin besar kecepatan maka jumlah handover akan semakin besar.
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan simulasi dan analisis telah ditunjukkan pengaruh parameter handover terhadap kinerja algoritma soft handover. Parameter kinerja yang digunakan adalah Reference Signal Received Power (RSRP) dan jumlah handover.
Melalui hasil simulasi diperoleh kesimpulan :
1. Nilai RSRP yang paling optimal pada jaringan LTE adalah diatas nilai threshold (mendekati positif ).
2. Perubahan nilai thershold didapatkan bahwa nilai RSRP yang paling optimal untuk ketiga eNB dengan jarak 0- 8000 m adalah ketika nilai thershold = - 113 dBm
3. Pada saat perubahan nilai kecepatan, kecepatan 15 m/s merupakan nilai paling optimal, dimana nilai tersebut masih berada lebih besar dari nilai threshold.
4. Semakin besar nilai kecepatan maka jumlah handover yang dihasilkan akan semakin besar.
5. Pengaturan parameter thershold memiliki pengaruh yang menentukan kinerja soft handover yang terjadi pada jaringan LTE.
5.2 Saran
Saran yang dapat diberikan untuk penelitian selanjutnya adalah:
1. Lintasan yang diberikan pada tesis ini adalah lintasan lurus dengan sinyal acak.
Untuk kelanjutan dari tesis ini dapat diberikan perancangan dengan lintasan acak yaitu dengan adanya sudut atau pembelokan yang diperhitungkan dan menambahkan jumlah UE.
2. Metode pada penelitian ini adalah soft handover, untuk kelanjutan dari tesis ini dapat dilakukan metode yang berbeda seperti membandingkan algoritma soft handover dengan algoritma hard handover.
3. Melengkapi optimasi parameter handover yang lebih lengkap dengan menambahkan beberapa parameter tambahan seperti CQSL, serta merubah frekuensi yang ada telah dilakukan pada penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Sauter, Martin, From GSM to LTE an introduction to mobile networks and mobile broadband, Wiley, 2011.
[2] Wardana, Lingga., Nuraksa Makodian, Teknologi wireless communication dan wireless broadband, Andi Yogyakarta, 2010.
[3] Mittal P, Darwazeh I, Manukyan H, Overhead Estimation During Intra eNB Handover in 4G LTE Systems, IEEE 9th International Symposium on Communication Systems, Networks & Digital Sign (CSNDSP), 2014.
[4] Jouili, Imen., Frikha, M., Tounsi, H, An extended soft handover scheme for real-time service with QoS guarantee in LTE-A system, 2015 5th Int.
Conf. Commun. Networking, COMNET 2015 - Proc., pp. 1–5, 2016.
[5] Singh, N.P., Brahmijt Singh, Performance Enhancement of Cellular Network Using Adaptive Soft Handover Algorithm, Eng. Technol., pp. 377–381, 2008
[6] Wahyudi, syahrul, Analisis Perbandingan Metode Handover dari Jaringan UMTS ke Jaringan LTE Untuk Optimalisasi Parameter Tradeoff Handover, 2016.
[7] Siregar, Leonardo, Optimalisasi Parameter Tradeoff Handoff Dengan Mengevaluasi Metode Handoff , 2013.
[8] Pinem, Maksum and all, Evaluation Of The Optimal Handoff Parameter Using The Method Of Threshold And Hysteresis, 2014.
[9] Gudmundson, Mikael, Analysis of Handover Algorithms”. Vehicular
Technology Conference, 1991. Gateway to the future technology in motion, IEEE, 1991.
[10] Rappaport, Theodore S, WirelessnCommunication : Principles and Pratice.
Vol.2. New Jersey, Prentice Hall PTR, 2002.
[11] Halgamuge, Malka, Nishanthi, Performance Evaluation and Enhancement of Mobile and Sensor Networks. 2006.
[12] Cox, Christopher, An Introduction to LTE, A John Wiley & Sons.Ltd, 2012.
[13] Rumney, Moray, LTE and the Evolution to 4G Wireless, A John Wiley &
Sons.Ltd, 2013.
[14] Sklar, Bernard, Digital Communications Fundamental and Aplications, (hal 947-949)
[15] Sainju, Prabhat Man : LTE Performance Analysis on 800 and 1800 MHz Bands, September 2012, Tampere University of Technology.
[16] Ali, Tara and Yahiya, Understanding LTE and its Performance. Springer, 2011.
[17] Holma, Harri and Antti Toskala, LTE for UMTS-OFDMA and SC-FDMA Based Radio Access. Wiley, 2009.
[18] Chen, Yuen, Soft Handover Issues in Radio Resource Management for 3G WCDMA Networks. Queen Mary, University of London, 2003.
[19] Wong, D., Lee, T.J, Soft Handoff in CDMA Mobile Systems. IEEE Personal Communication, 1997.
[20] Singh, N.P., Brahmijt Singh, Performance Enhancement of Cellular Network Using Adaptive Soft Handover Algorithm. Wireless Personal Communication, 2010.
LAMPIRAN A
A.1 Code Program
clc
clear all close all tic
%===================================================================
=======
%% Parameter Jaringan Pertama MAPL_jar1 = 163.5;
frek_jar1 = 2600;
EIRP_jar1 = 62;
ht_jar1 = 1.5;
hb_jar1 = 30;
%% Parameter Jaringan Kedua MAPL_jar2 = 163.5;
frek_jar2 = 2600;
EIRP_jar2 = 62;
ht_jar2 = 1.5;
hb_jar2 = 30;
%% Parameter Jaringan Ketiga MAPL_jar3 = 163.5;
frek_jar3 = 2600;
EIRP_jar3 = 62;
ht_jar3 = 1.5;
hb_jar3 = 30;
%% Parameter Handover thresh = -114;
HYST_ADD = 8;
HYST_DROP = 10;
jarak = 8000;
ts = 1.*50;
kec = 2;
byk_iterasi = 1;
%% Perhitungan
R_jar1 = jarijari_model_erceg(MAPL_jar1, frek_jar1, hb_jar1, ht_jar1); %jari-jari jaringan pertama
% set (handles.edit32,'string', R_jar1);
titikpusat_jar1=[0 0]; % titik pusat bts jaringan pertama
R_jar2 = jarijari_model_erceg(MAPL_jar2, frek_jar2, hb_jar2, ht_jar2); %jari-jari jaringan kedua
R_jar3 = jarijari_model_erceg(MAPL_jar3, frek_jar3, hb_jar3, ht_jar3); %jari-jari jaringan kedua
% set (handles.edit34,'string', R_jar2)
titikpusat_jar2=[(titikpusat_jar1(1,1)+(1.8660*R_jar2+1.8660*R_jar1)
*cosd(30)) (titikpusat_jar1(1,2)-
(1.8660*R_jar2+1.8660*R_jar1)*sind(30))]; %titik pusat jaringan kedua
titikpusat_jar3=[(titikpusat_jar1(1,1)+(2.8660*R_jar3+2.8660*R_jar2)
*cosd(30)) (titikpusat_jar1(1,2)-
(2.8660*R_jar3+2.8660*R_jar2)*sind(30))]; %titik pusat jaringan ketiga
for iterasi=1:byk_iterasi
%set(handles.edit40,'string', iterasi);
x1=[];
y1=[];
x2=[];
y2=[];
x3=[];
y3=[];
%axes(handles.axes1);cla;hold off;
kuat_sinyal1=[];
kuat_sinyal2=[];
kuat_sinyal3=[];
sinyal_asli1 = [];
sinyal_fading1 = [];
sinyal_asli2 = [];
sinyal_fading2 = [];
sinyal_asli3 = [];
sinyal_fading3 = [];
kuat_handover= [];
waktu_tempuh=jarak./((kec*1000)/3600);
tisam=(waktu_tempuh./ts);
titik_sample=1;
sudut=randi([0 60],1,1);
k=1;
flag='BTS 1';
drop={};
i=1;
for t=0:ts:waktu_tempuh
%set(handles.edit41,'string', t)
%set(handles.edit45,'string', titik_sample);
titik_sample = k+1;
x1=(jarak*cosd(sudut))*(t./waktu_tempuh);
y1=((-jarak*sind(sudut))./(jarak*cosd(sudut)))*x1;
d_jar1=sqrt((y1^2)+(x1^2));
%X2
x2=titikpusat_jar2(1,1)-x1;
if y1>titikpusat_jar2(1,2) y2=titikpusat_jar2(1,2)-y1;
![Gambar 2.1 Struktur sel [9].](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/3807604.3944331/20.918.200.777.171.375/gambar-struktur-sel.webp)
![Gambar 2.2 Arsitektur LTE [2]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/3807604.3944331/24.918.216.786.422.956/gambar-arsitektur-lte.webp)
![Gambar 2.4 Ilustrasi soft handover [11]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/3807604.3944331/32.918.322.656.421.738/gambar-ilustrasi-soft-handover.webp)
![Gambar 2.6 Skema algoritma soft handover [20]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/3807604.3944331/35.918.223.733.194.453/gambar-skema-algoritma-soft-handover.webp)
