Bab9.docx

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Politeknik Negeri Malang

BAB IX DESAIN PENERAPAN TEKNOLOGI TERBARU PADA SISTEM SELULER

9.1

Capaian Pembelajaran Capaian pembelajaran praktikum dengan pokok bahasan desain penerapan

teknologi terbaru pada sistem seluler, mahasiswa akan dapat: 1) Memahami teknologi terbaru sistem seluler, 2) Menerapkan teknologi flexi multi radio (FMR) base station (BS) di BTS existing, 3) Merencanakan kapasitas kanal BTS, radius sel BTS, mengetahui prinsip koneksi dan konfigurasi, dan proses commissioning pada penerapan FMR BS di BTS existing, 4) Menganalisis terhadap penerapan FMR di BTS existing, ditinjau dari peningkatan jumlah kanal yang sudah ada dan peningkatan kecepatan data untuk aplikasi layanan internet secara mobile. Operasional variabel-variabel yang digunakan meliputi jaringan seluler 3G dan FMR BS untuk menganalisis potensi kebutuhan terhadap aplikasi FMR BS dan kemampuan maksimum FMR tentang parameter kapasitas kanal, link budget (hasil berupa radius sel) dan performansi jaringan FMR BS. Parameter-parameter tersebut dianalisis kemudian diamati potensi kebutuhan dan kemampuan maksimum FMR BS, hasil perbedaan dan peningkatan dapat disimpulkan kelebihan dan kekurangan terhadap penerapan FMR BS di BTS existing. Data yang akan dianalisis diperoleh dari hasil prediksi potensi kebutuhan dan pengukuran yang dilakukan di salah satu operator seluler di Indonesia. Dari hasil analisis diperoleh potensi kebutuhan terhadap penerapan FMR base station di BTS existing. Instrumen yang digunakan untuk pengukuran adalah BTS site manager. 9.2

Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum dengan pokok bahasan

desain penerapan teknologi terbaru pada sistem seluler, adalah sebagai berikut:

Sistem Komunikasi Bergerak Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital

127

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Politeknik Negeri Malang

1) Data-data yang dibutuhkan meliputi parameter-parameter kapasitas kanal, traffic sistem, link budget dan performansi sistem dan komponen sistem FMR BS. Data pendukung berupa proses comissioning, hasil pengukuran BTS site manager dan prinsip koneksi terhadap aplikasi FMR BS di BTS existing. 2) Personal computer, 3) Software pengukuran BTS site manager, 4) Software monitoring BTS site manager. 9.3

Teori Dasar

9.3.1

Flexi Multiradio Base Station (FMR BS) Sistem GSM/EDGE berkembang dengan cepat, pada saat yang sama

terdapat peningkatan traffic data dalam jaringan 2G dan 3G. Operator seluler mengimbangi pertumbuhan pengguna intrenet mobile yang tinggi untuk layanan suara, data dan video serta meningkatkan sumber daya dan efisiensi operasional. FMR base station (BS) dirancang untuk memenuhi kebutuhan kompleks yang dihadapi operator saat ini. FMR BS merupakan bagian dari nokia siemens networks (NSN) single RAN bersama-sama dengan NSN multicontroller BSC dan multicontroller RNC. 9.3.2

Deskripsi Sistem FMR FMR BTS adalah base transceiver station yang merupakan bagian dari

platform NSN flexi BTS untuk jaringan GSM/EDGE, WCDMA, dan LTE. FMR merupakan BTS multiradio atau multicarrier yang dapat menggunakan semua teknologi jaringan, baik dalam mode khusus (dedicated) atau mode bersamaan (concurrent). FMR memiliki desain modular, sehingga pembelian dan pemasangan mudah, dan mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk menambah jangkauan jaringan di daerah baru. Hal ini memungkinkan untuk menggunakan ruang site yang ada dengan lebih efisien, modul BTS flexi yang ada dapat dipasang bersama dengan modul BTS flexi multiradio. BTS flexi cabinet, power supplies, dan flexi sistem modul 3G dapat digunakan dengan modul FMR. FMR BS adalah BTS baru dalam keluarga BTS flexi dan merupakan bagian dari jaringan single RAN Nokia Siemens. FMR menyediakan fungsi Sistem Komunikasi Bergerak Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital

128

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Politeknik Negeri Malang

GSM/EDGE BTS dalam BSS 2G, fungsi node B dalam 3G RAN dan fungsi node B untuk LTE. FMR merupakan multiradio/multicarrier BS yang dapat menggunakan semua teknologi jaringan tersebut, baik pada mode operasi concurrent maupun dedicated. FMR memberi solusi biaya efektif untuk evolusi jaringan selular dengan teknologi terbaru dan teknologi masa depan. FMR menawarkan evolusi yang mudah dari 2G ke 3G dan LTE. FMR BS menggunakan prinsip desain BTS flexi modular platform secara umum dengan GSM/EDGE dan flexi WCDMA BTS. Gambar 9.1 adalah arsitektur FMR BS.

Gambar 9.1 Arsitektur FMR BS Sumber: NSN FMR BS mode 3G dan LTE adalah ekspansi dari band frekuensi baru yang ditawarkan NSN yaitu frekuensi 850 MHz, 1800 MHz dan 1900 MHz. Sumber daya radio pada modul RF 3 sektor dapat digabungkan dengan GSM/EDGE dan BTS disinkronkan pada mode concurrent. 9.3.3

Fitur Utama FMR BS Fitur utama FMR BS terdiri dari:

1. Radio multicarrier untuk band frekuensi yang bervariasi mampu mendukung sampai 6 carrier GSM/EDGE pada mode dedicated, sampai 4 carrier WCDMA pada mode dedicated, sampai 20 MHz carrier LTE pada mode dedicated. Pada mode operasi concurrent kombinasi dari ketiga teknologi radio didukung dengan system radio tunggal. 2. Modul FMR dapat melayani 3 sektor dengan radio multicarrier sampai daya keluaran sebesar 60W/cabang. 3. MIMO ready Remote Radio Head (RRH) mampu melayani 1 sektor dengan radio multicarrier sampai daya keluaran sebesar 30W/cabang. Sistem Komunikasi Bergerak Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital

129

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Politeknik Negeri Malang

4. Sistem modul FMR dapat mendukung sampai 750 CE untuk WCDMA atau 3 sel LTE masing-masing 20 MHz dengan MIMO. 9.3.4

Aplikasi FMR BS FMR BS merupakan salah satu solusi untuk single mode (mode tunggal)

jaringan GSM/EDGE, WCDMA dan LTE atau gabungan jaringan multiradio yang memungkinkan evolusi lebih mudah antara jaringan dengan teknologi yang berbeda.

Gambar 9.2 Single mode jaringan GSM/EDGE, WCDMA dan LTE Sumber: NSN FMR BS menawarkan fleksibilitas yang lebih tinggi, keamanan dan perlindungan jangka panjang bagi investasi operator. Skenario aplikasi FMR BS, sebagai berikut: 1. Aplikasi 2G murni: pada jaringan GSM, operator dapat memanfaatkan untuk menambah kapasitas BTS GSM dan cakupannya. Aplikasi 2G menawarkan keuntungan level site pada cositing (penempatan bersama) dengan FMR BS. Investasi hardware yang sama dapat digunakan menuju teknologi baru seperti HSPA dan LTE dengan melakukan upgrade software saja. 2. Aplikasi 3G murni: FMR BS dapat menggunakan dua varian frekuensi baru dalam portofolio BTS WCDMA. Aplikasi 3G murni menggunakan perangkat modul sistem multimode.

Sistem Komunikasi Bergerak Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital

130

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Politeknik Negeri Malang

3. Modus operasi concurrent (bersamaan): sistem GSM mempunyai band yang sempit sehingga transisi ke LTE diperlukan yang mengacu pada skalabilitas bandwidth LTE. FMR BS digunakan untuk kapasitas yang tinggi dan cakupan makro atau mikro seluler. FMR BS memiliki modul radio 3 sektor yang dioptimalkan untuk site BTS tradisional baik dengan atau tanpa instalasi kabinet, modul-modul dapat digunakan untuk site feederless dan site feeder. 9.3.5

Arsitektur Jaringan WCDMA Arsitektur jaringan WCDMA yang menerapkan HSDPA, ditunjukkan

dalam Gambar 9.3.

Gambar 9.3 Arsitektur Jaringan WCDMA-HSDPA Sumber: Indosat. 2006 Komponen sub sistem jaringan WCDMA-HSDPA, antara lain: 1. Home Location Register (HLR) HLR adalah perangkat database yang menyimpan data dan profil layanan pengguna. 2. Visitor Location Register (VLR) VLR berfungsi sebagai register pengunjung yang menyimpan data semua mobile terminal (MT) yang saat itu sedang berada di wilayah administratif sebuah MSC. VLR dianggap sebagai data dinamik yang secara intensif bertukar data dengan HLR. Setiap saat MSC membutuhkan data yang Sistem Komunikasi Bergerak Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital

131

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Politeknik Negeri Malang

berhubungan dengan MT yang saat itu sedang berada di daerah layanannya, MSC akan menginterogasi VLR. 3. Equipment Identity Register (EIR) EIR berfungsi menyimpan data semua MT termasuk data dari perangkat MT tersebut. 4. Authentication Center (AuC) AuC berfungsi untuk melayani aturan keamanan dan konfirmasi. 5. Mobile Switching Center (MSC) MSC berfungsi menangani circuit switching dan pensinyalan untuk MT yang berada di dalam area geografis layanannya. MSC dihubungkan dengan MSC yang lain pada operator WAN dan ke public switched telephone network (PSTN) melalui sebuah gateway. 6. Gateway Mobile Service Switching Center (GMSC) GMSC adalah switch pada point dimana WCDMA PLMN (Public Land Mobile Network) dihubungkan ke jaringan circuit switching (CS) eksternal. Semua CS yang masuk dan keluar dihubungkan melalui GMSC. 7. Serving GPRS (General Packet Radio Service) Support Node (SGSN) SGSN mempunyai fungsi yang sama dengan MSC tetapi khusus digunakan untuk layanan packet switching (PS). 8. Gateway GPRS Support Node (GGSN) GGSN berfungsi sebagai interface antara jaringan backbone packet switching (PS) WCDMA dengan jaringan eksternal packet data network (PDN), seperti jaringan internet. GGSN mengkonversi paket data dari PDN menjadi packet data protocol (PDP) seperti IP atau X.25, kemudian mengirim ke jaringan paket data yang dituju, dan sebaliknya. 9. Radio Network Controller (RNC) RNC digunakan untuk mengontrol beberapa node B pada jaringan. Perbedaan utama fungsi RNC pada WCDMA Release 99 dengan WCDMA yang menerapkan HSDPA adalah penanganan retransmisi. Pada Release 99 semua kanal transpor diterminasi pada RNC sehingga mekanisme retransmisi paket data berada di RNC. Sedangkan pada WCDMA yang menerapkan HSDPA menggunakan HS-DSCH diterminasi Sistem Komunikasi Bergerak Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital

132

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Politeknik Negeri Malang

langsung pada node B. Sehingga proses retransmisi dapat dikontrol secara langsung oleh node B mengakibatkan retransmisi lebih cepat dan delay lebih pendek. 10. Node B Node B mentransmisikan data dari Iub interface dan Uu interface atau sebaliknya serta

mengontrol sumber radio. Pada WCDMA yang

menerapkan HSDPA, node B melakukan terminasi langsung terhadap fitur HSDPA seperti shared channel transmission, HARQ, fast link adaptation, AMC, dan fast scheduling. 11. User Equipment (UE) HSDPA memiliki 12 tipe UE. Karakteristik 12 tipe UE berdasarkan jumlah maksimal kode HS-DSCH yang diterima, bit per TTI, interval inter-TTI minimal, peak data rates dan metode modulasi yang didukung. 12. Iub Interface Iub interface berfungsi untuk menghubungkan RNC dengan node B menggunakan pensinyalan node B application part (NBAP). Kode kanalisasi yang dialokasikan untuk transmisi HSDPA memerlukan pensinyalan antara RNC ke Node B. 9.3.6

Parameter Kapasitas Sistem HSDPA Kapasitas didefinisikan sebagai jumlah user yang dapat dilayani oleh

sebuah cell site dengan harga Qos/GOS yang memadai. Perencanaan jaringan diaawali suatu estimasi jumlah user yang akan terjadi pada masa yang akan datang terhadap jaringan yang akan direncanakan. Desain jaringan menggunakan data alokasi pita frekuensi yang diberikan pemerintah kepada suatu operator seluler. Alokasi lebar pita (bandwidth) digunakan oleh operator untuk memberi layanan komunikasi yang sebaik-baiknya kepada pelanggan (user) dengan menggunakan analisis grafik traffic demand. Prediksi traffic dibutuhkan untuk layanan beberapa tahun kedepan. 9.3.7

Traffic Sistem Komunikasi Bergerak

a) Intensitas Traffic

Intensitas traffic adalah perpindahan informasi dari satu tempat ke tempat lain melalui jaringan telekomunikasi. Nilai traffic suatu kanal adalah lamanya Sistem Komunikasi Bergerak Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital

133

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Politeknik Negeri Malang

waktu pendudukan pada kanal tersebut. Parameter traffic untuk mengetahui kerja jaringan (network performance) dan mutu pelayanan jaringan telekomunikasi quality of service (QOS). Dalam sebuah kanal, intensitas trafik didefinisikan sebagai volume yang terjadi dalam periode pengamatan. Satuan intensitas trafik adalah Erlang. b) Grade Of Service (GOS)

GOS merupakan suatu metoda yang digunakan agar seluruh pengguna dapat memperoleh akses kanal dari jumlah kanal yang tersedia pada sistem (Rappaport, Theodore S, Ibid. 1987:44). GOS menggambarkan kemungkinan panggilan

diblok atau kemungkinan panggilan mengalami delay lebih besar

daripada waktu antrian yang telah ditentukan. Nilai GOS 2% mempunyai pengertian bahwa setiap seratus pelanggan yang melakukan panggilan, ada 2 pelanggan yang mengalami blocking (gagal panggilan) atau ditolak. Blocking adalah suatu kemampuan sistem untuk menolak melayani panggilan karena kanal yang tersedia sudah penuh (jumlah panggilan yang masuk tidak sebanding dengan jumlah kanal yang tersedia). Besar peluang ditolaknya suatu panggilan tergantung pada jumlah kanal yang disediakan dan beban traffic. GOS berdasarkan Erlang-B (Ir.Wahyu Adi Priyono, 2005 : 61) atau menggunakan persamaan (9.1). 𝑃(𝑁) =

𝐴𝑁 𝑁! 𝐴𝑖 𝑁 ∑𝑖=0 𝑖!

(9.1)

Keterangan : P(N)

: Kemungkinan gagal

A

: Traffic yang tersedia

N

: Jumlah saluran/kanal yang tersedia (1,2,3,....)

Pada saat N buah saluran diduduki, maka semua panggilan ditolak. P(N) merupakan rugi erlang atau GOS dalam nilai probabilitas traffic yang hilang. c) Perhitungan Jumlah Kanal Kapasitas sistem merupakan jumlah kanal/trunk yang dapat disediakan oleh sistem pada suatu tipe layanan tertentu. Jumlah kanal/trunk dihitung dengan menggunakan Persamaan (2.2) (TECHCOM Consulting. 2002: 8).

Sistem Komunikasi Bergerak Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital

134

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Politeknik Negeri Malang

N

 DL .

W R

(9.2)

E v.(1    i ). b N0

Keterangan: N

= Jumlah kanal/trunk

ηDL

= Load factor (%)

W

= Chip rate (bps)

R

= Bit rate layanan (bps)

v

= Activity factor

α

= Orthogonal factor

i

= Other sel interference factor

Eb/No = Energy bit per noise (dB). SINR digunakan untuk memperoleh nilai

Eb E . Hubungan SINR dan b N0 N0

dalam Persamaan (2.3) (Ajay R. Mishra, 2007: 477). SINR 

Eb .M N0

(9.3)

Keterangan: M

= Jumlah kode HS-PDSCH

SINR = Signal to Interference + Noise Ratio (dB) Nilai SINR menggunakan persamaan (2.4), berikut: SINR  SFHS  PDSCH .

PHS  DSCH _ tx 1 Ptot _ tx .(1    ) G

(9.4)

Keterangan: SFHS-PDSCH = Spreading factor (16) PHSDSCH_tx = Daya HSDPA yaitu daya transmisi HS-DSCH (watt) Ptot_tx

= Daya total BTS termasuk daya TX HSDPA (watt)

α

= Orthogonal factor DL

G

= Geometric factor

Nilai G dihitung dengan persamaan (2.5):

Sistem Komunikasi Bergerak Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital

135

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Politeknik Negeri Malang

EC Ptot _ tx N0 G E PCPICH  C Ptot _ tx N0

(9.5)

Keterangan: PCPICH = Daya transmisi common pilot channel (CPICH) (Watt) Ec/No = Energy chip per noise(dB) d) Perhitungan Estimasi Demand Traffic Perhitungan estimasi pelanggan dipengaruhi oleh trend demand untuk perencanaan kapasitas pelanggan beberapa tahun kedepan. Estimasi pelanggan dihitung dengan rumus (Nachwan Mufti, 2003): Un = U0 (1+fp)n

(9.6)

Keterangan : U0 = Jumlah user saat perencanaan

9.3.8

fp

= Faktor pertumbuhan pelanggan

n

= Jumlah prediksi user total setelah tahun ke-n Coverage FMR BS mendukung beberapa pilihan untuk meningkatkan downlink dan

uplink dalam rangka untuk meningkatkan ukuran sel dan mengurangi jumlah site per cakupan wilayah. FMR BS menyediakan beberapa pilihan untuk memaksimalkan cakupan: 

Uplink Pada sisi uplink terdapat mast head amplifier (MHA) untuk modul radio dan receiver 2 arah dan 4 arah.



Downlink Pada sisi downlink terdapat inteligent downlink diversity, MIMO, dual cell HSPA, multicarrier HSPA dan perpanjangan sel. Daya output tiap carrier dari cabang radio tergantung pada jumlah carrier

konfigurasi pada saat menggunakan teknologi multicarrier. Kapasitas kanal carrier FMR BS tunggal radio BTS dapat didimensikan secara fleksibel sesuai traffic yang diharapkan hingga 6 GSM/EDGE TRX, 4 Carrier WCDMA atau 20 MHz LTE pada mode dedicated (khusus) atau kombinasi pada mode concurrent (bersamaan). Sistem Komunikasi Bergerak Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital

136

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Politeknik Negeri Malang

Parameter coverage untuk perhitungan link budget, pathloss, frequency planning dan power planning. Parameter coverage, antara lain: a)

Perhitungan Link Budget Perhitungan link budget pada sisi lintasan maju (BS menuju MS),

menggunakan persamaan: 1. Pathloss : (Lf) [dB]= EIRP – Redaman LMF – Rx Sensitivity + Gain Antena BS – Fast Fading Margin

(9.7)

2. EIRP (Effective Isotropic Radiated Power) EIRP [dBm] = Daya Efektif – (Total Loss Perangkat Indoor) + Gain Antena Indoor = Peff – (Redaman Konektor+Redaman Feeder+Redaman Splitter 2 way + Redaman Splitter 3 way+Redaman Jumper)+ Gain Antena Indoor

(9.8)

3. Daya Output BTS P[dB]  10 log

P1mw x1000 1mw

(9.9)

4. Loading Factor (η) yang digunakan pada provider Indosat = 70% 5. Daya Efektif BTS: Peff [dBm]

= loading factor (η) x daya output

(9.10)

6. Redaman Connector Redaman konektor [dB] = Jumlah konektor X nilai loss connector 7. Redaman Feeder Redaman feeder [dB] = Panjang Kabel coaxial per antena X nilai loss kabel 8. Redaman Splitter 2 way yang digunakan = 3 dB 9. Redaman Splitter 3 way yang digunakan = 4,8 dB 10. Redaman Jumper Redaman jumper [dB]=Jumlah jumper yang digunakan X nilai loss jumper 11. Gain Antena Indoor :  Antena omnidrectional = 2 dB  Antena sectoral Sistem Komunikasi Bergerak Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital

= 7 dB 137

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Politeknik Negeri Malang

12. Redaman Dinding = 31 dB 13. Rx Sensitivity Rx sensitivity [dBm] = Eb/No–Processing Gain+ (Total Effective Noise+Interference Margin)

(9.11)

14. Coverage Distance : Coverage distance (D) , diperoleh dari persamaan: Pathloss (Lf ) = 32,4 + 20 log fc + 20 log D

(9.12)

Keterangan : fc = frekuensi kerja (uplink/downlink) b)

Pembebanan atau Load Efektif ( η ) Loading sistem maksimum adalah 70%. Desain penelitian menggunakan

load 70%. Hal ini diperkirakan dapat menyediakan margin kapasitas sistem agar tidak terjadi dropp call saat beban traffic bertambah. Load sistem adalah perbandingan antara kapasitas yang disediakan akibat pengguna trafik yang selalu berubah secara acak. Interference margin: 1

lm = 10 x log (1−η)

(9.13)

Loading factor untuk menghitung daya efektif, sehingga daya output: P1mw x1000  (dBm ) 1mw

Pout  10 log

(9.14)

Daya efektif BTS dengan loading factor 70% adalah: Peff = η x Pout Peff = 70% x Pout c)

(dBm)

(9.15)

Rugi-rugi perangkat Perangkat yang digunakan dapat menimbulkan rugi-rugi.

Rugi-rugi

perangkat indoor dapat dihitung dengan: Total Loss = loss connector 1 5/8” + loss feeder 1 5/8” + loss splitter 2way + loss splitter 3way +loss jumper 1m (dB)

(9.16)

Redaman lintasan dalam ruang bebas dengan redaman dinding antara TxRx: I  kf  2  LMF  LF  LC   K W i LW i  K f   b  L f (dB) i 1  kf  1 

Sistem Komunikasi Bergerak Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital

(9.17) 138

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Politeknik Negeri Malang

Keterangan: LMF

= redaman perambatan sinyal dalam ruang (dB)

LF

= redaman ruang bebas (dB)

Lc

= konstanta redaman (untuk tipe gedung dan perkantoran sistem 3G=37)

I

= jumlah jenis dinding sesuai bahannya

KWi

= redaman tiap dinding dengan bahan i

Kf

= jumlah lantai antara Tx dan Rx

b

= parameter empirik (0,46 untuk lingkungan perkantoran)

Lf

= redaman antara lantai yang saling berdekatan (nilainya 18,3)

d)

Receiver Sensitivity Tabel 9.1 Receiver sensitivity

No 1 2 3 4 5 6

Parameter Unit Thermal Noise dBm/Hz UE Noise Figure dB Receiver Noise Density dBm/Hz Receiver Noise Power dBm Interference Margin dB Total Effective Noise + dBm Interference 7 Processing Gain dB 8 Eb/No dB 9 Receiver Sensitivity dBm Sumber: data sekunder dan perhitungan e)

Perhitungan -174 8 -166 -100,2 5,22 (-100,2+5,22) = -94,98 10log (3,84Mbps/64kbps) =18 0,83 0,83-18+(-94,98) = -112,15

Rugi-rugi Lintasan Propagasi Perhitungan rugi-rugi lintasan propagasi menggunakan nilai free space path

loss (FSL) atau Lf, dengan persamaan: Lf  32,4  20 log D  20 log fc

(dB)

(9.18)

Path loss merupakan penurunan kekuatan sinyal yang terjadi, tergantung pada jarak antara transmitter dan receiver. EIRP  Peff  Total Loss Perangkat Indoor + Gain antena Indoor (dBm) (9.19)

Lf = EIRP–Redaman LMF–MS Sensitivity+Gain Antena BS–Fast Fading Margin (dB)

Sistem Komunikasi Bergerak Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital

(9.20)

139

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Politeknik Negeri Malang

9.3.9

Parameter Kualitas Layanan

a)

Bit Error Rate (BER) BER merupakan kualitas pentransmisian dari sinyal yang diterima, rasio

antara bit yang salah dalam informasi dengan jumlah total bit yang ditransmisikan (Garg. 1997:18).

1 Eb BER  erfc 2 No

(9.21)

Keterangan: BER

= Nilai kesalahan bit (0
Eb/No = Energi bit noise spectral density (dB) Erfc (x) = Error function complementary Nilai erf(x) adalah error function dinyatakan dengan:

erfc( x) 

x

2

u  exp .du 2



(9.22)

0

Sedangkan erfc(x) adalah complementary error function dinyatakan dengan: erfc( x)  1  erfc( x)

(9.23)

Jika nilai x lebih besar dari 4 maka erfc(x) dapat dinyatakan dengan:

erfc( x)  Eb / No 

ex

2

(9.24)

x  SNR.Bw Rb

(9.25)

Sehingga nilai Eb/No: Eb / No  SNR  10 log

Bw Rb

(9.26)

Keterangan: Eb/No = rasio energi per bit terhadap noise (dB) SNR

= signal noise ratio (dB)

Bw

= bandwidth (MHz)

Rb

= bit rate data SMS yang digunakan (bps) SNR(dB)  10 log

Eb.R No.B

SNR  PR  Re ceiverSensitivity (dB) Sistem Komunikasi Bergerak Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital

(9.27) (9.28) 140

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Politeknik Negeri Malang

Keterangan: SNR

= signal noise ratio (dB)

Eb/No = rasio energi per bit terhadap noise (dB) B

= bandwidth (MHz)

PR (dBM )  PT (dBm)  LP (dBm)

(9.29)

Keterangan: PR

= daya terima (dBm)

PT

= daya pancar (dBm)

LP

= loss propagasi (dB)  4d  LP  20 log    

(9.30)

Keterangan: LP

= loss propagasi (dB)

λ

= panjang gelombang (m)

d

= jarak antara MS tujuan ke MS penerima (m) Besarnya nilai BER mempengaruhi nilai throughput, jika nilai BER kecil

maka nilai throughput semakin besar. b)

Delay Delay adalah waktu tunda. Salah satu ukuran kualitas jaringan seluler adalah

delay. Delay yang terjadi adalah penjumlahan total delay dalam perjalanan paket dari sumber ke tujuan. Waktu tunda pengiriman paket data pada jaringan dirumuskan dalam delay total (tv):

t v  tT  t P

(9.31)

Keterangan : tv

= delay total jaringan (s)

tT

= delay transmisi total (s)

tP

= delay propagasi total (s)

Sistem Komunikasi Bergerak Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital

141

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Politeknik Negeri Malang

tp2,tt2

tp1,tt1

tp3,tt3

tp4,tt4 RNC

MSC

UE MBTS Antena Tower MBTS

Node B

Gambar 9.4 Delay data sisi up link Sumber: Perencanaan

tp5,tt5 MSC

tp6,tt6

tp7,tt7

tp8,tt8

RNC UE MBTS Node B

Antena Tower MBTS

Gambar 9.5 Delay data sisi down link Sumber: Perencanaan 1. Delay Transmisi Delay

transmisi

adalah

lamanya

waktu

yang

dibutuhkan

untuk

mentransmisikan suatu frame data short message dari satu node ke node yang lain melalui sebuah media transmisi. Besarnya delay transmisi ini tergantung pada jumlah bit data yang ditransmisikan dan kecepatan transmisi data.

Delay

transmisi dihitung dengan persamaan (Mischa Schwart. 1987:132): tT ( n ) 

l  l ' C Link

(9.32)

Keterangan: tT(n)

= delay transmisi (s)

l

= panjang data short message (bit)

l’

= jumlah header (bit)

Sistem Komunikasi Bergerak Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital

142

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Politeknik Negeri Malang

Clink = kapasitas saluran transmisi yang dihubungkan oleh tiap-tiap node (bps) N

= node pada masing-masing saluran transmisi. Delay transmisi terjadi antara UE - antena, antena - node B, node B - RNC,

RNC - MSC: tTtotal  t t1  t t 2  t t 3  t t 4  t t 5  t t 6  t t 7  t t 8

t t  n  n.

w Vn

(9.33) (9.34)

Keterangan : tt total

= delay transmisi total (s)

tt1

= delay transmisi dari UE ke MBTS (s)

tt2

= delay transmisi dari MBTS ke antena tower MBTS (s)

tt3

= delay transmisi dari antena tower MBTS ke Node B (s)

tt4

= delay transmisi dari node B ke RNC (s)

tt5

= delay transmisi dari MSC ke RNC (s)

tt6

= delay transmisi dari RNC ke node B (s)

tt7

= delay transmisi dari node B ke antena tower MBTS (s)

tt8

= delay transmisi dari antena tower MBTS ke UE (s)

tt-n

= delay transmisi pada titik ke-n (s)

W

= banyak paket data yang ditransmisikan (buah)

Vn

= kecepatan transmisi data (s) 2. Delay Propagasi Delay propagasi adalah waktu perambatan yang dibutuhkan oleh sebuah

paket data. t p  t p1  t p 2  t p 3  t p 4  t p 5  t p 6  t p 7  t p8

t pn 

d c

(9.35) (9.36)

Keterangan: tp

= delay propagasi total (s)

tp-n

= delay propagasi pada titik ke-n (s)

tp1

= delay propagasi dari UE ke MBTS (s)

d1

= jarak dari UE ke MBTS (m)

tp2

= delay propagasi dari MBTS ke antena tower MBTS (s)

Sistem Komunikasi Bergerak Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital

143

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Politeknik Negeri Malang

d2

= jarak dari MBTS ke antena tower MBTS (m)

tp3

= delay propagasi dari antena tower MBTS ke Node B (s)

d3

= jarak dari antena tower MBTS ke Node (m)

tp4

= delay propagasi dari node B ke RNC (s)

d4

= jarak dari node B ke RNC (m)

tp5

= delay propagasi dari MSC ke RNC (s)

d5

= jarak dari MSC ke RNC (m)

tp6

= delay propagasi dari RNC ke Node B (s)

d6

= jarak dari RNC ke node B (m)

tp7

= delay propagasi dari node B ke antena tower MBTS (s)

d7

= jarak dari node B ke antena tower MBTS (m)

tp8

= delay propagasi dari antena tower MBTS ke UE (s)

d8

= jarak dari antena tower MBTS ke UE (m)

c

= kecepatan propagasi di ruang bebas (3x108 m/s) 3. Throughput Throughput adalah parameter yang digunakan untuk mengetahui jumlah

data yang diterima dalam keadaan baik terhadap waktu transmisi yang dibutuhkan dari sumber ke penerima. Throughput adalah bandwidth aktual yang diukur secara spesifik, sehingga nilai bandwidth lebih besar dari nilai throughput. tv (delay total) adalah waktu transmisi rata-rata frame yang diterima dengan benar (Mischa Schwart. 1987:131). Nilai throughput berdasarkan jumlah paket yang diterima dengan benar:



jumlah paket data benar yang diterima tv

(9.37)

Keterangan: tv

= delay total (bit/s)

λ

= throughput

Jumlah paket benar = jumlah total paket data diterima yang benar (bit) Nilai throughput dapat menggunakan persamaan:



1    1  t v tT 1    1 

Sistem Komunikasi Bergerak Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital

(9.38)

144

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Politeknik Negeri Malang

  L  L'Pb

(9.39)

tT  L  L'Pb

(9.40)

Keterangan : λ

= throughput (bit/s)

tv

= delay total untuk mengirim paket yang benar (s)

tt

= delay transmisi sebuah paket data (s)

ρ

= probabilitas paket yang error (0 < ρ < 1)

Pb

= probabilitas bit error untuk transmisi data digital nilai minimal 10-6

C

= kecepatan transmisi (bps)

L

= panjang segmen data (bit)

L’

= control field/header (bit)

tout

= waktu mentransmisikan sebuah frame = 0.01+tT (s)

tT

= waktu mentransmisikan sebuah paket data/frame (s)

α

= konstanta = 1 

9.4

Problem

t out tT

Perhitungan terhadap penerapan teknologi Flexi Multi Radio Base Station (FMR-BS), adalah sebagai berikut: 1. Berapa kapasitas kanal terhadap penerapan FMR BS? 2. Berapa radius coverage terhadap penerapan FMR BS? 3. Berapa nilai performansi FMR BS? 4. Bagaimana prinsip koneksi pada FMR BS? 5. Bagaimana proses commissioning pada FMR BS? 6. Analisis performansi terhadap penerapan teknologi FMR-BS di BTS existing. 9.5

Solusi Solusi adalah menyelesaikan permasalahan dalam problem penerapan

teknologi Flexi Multi Radio Base Station (FMR-BS). 9.6

Hasil dan Pembahasan Hasil solusi problem kemudian dibahas untuk dianalisis berdasarkan

capaian pembelajaran pokok bahasan penerapan teknologi Flexi Multi Radio Base Station (FMR-BS). Sistem Komunikasi Bergerak Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital

145

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Politeknik Negeri Malang

9.7

Kesimpulan Kesimpulan adalah menyimpulkan hasil penerapan teknologi Flexi Multi

Radio Base Station (FMR-BS) berdasarkan analisis hasil dan pembahasan, dan kesimpulan mengacu pada capaian pembelajaran. 9.8

Referensi Referensi adalah rujukan dan tinjauan teori yang digunakan untuk

menyelesaikan perhitungan penerapan teknologi Flexi Multi Radio Base Station (FMR-BS). 9.9

Ringkasan Hasil praktikum diperoleh hasil, sebagai berikut: 1. Kapasitas kanal sistem FMR BS sebesar 144 kanal masih dapat memenuhi layanan kebutuhan user pada saat ini sebesar 63 kanal dan kebutuhan kanal 3 tahun yang akan datang sebesar 133 kanal. Sehingga penerapan sistem FMR BS sangat sesuai untuk memenuhi kebutuhan user saat ini dan masa yang akan datang. 2. Nilai radius pada saat frekuensi uplink 1920 MHz diperoleh nilai radius sebesar 33,11 km, frekuensi uplink 1940 MHz diperoleh nilai radius sebesar

33,11 km, frekuensi downlink 2110 MHz diperoleh nilai radius

sebesar 36,22 km dan frekuensi 2130 diperoleh nilai radius 36,3 km. Berdasarkan hal tersebut menunjukkan bahwa semakin tinggi frekuensi yang digunakan maka nilai radius sel semakin jauh. 3. Performansi sistem FMR BS ditunjukkan dengan nilai delay, throughput, dan BER. Delay total FMR BS diperoleh dari delay transmisi 0,021 s dan delay propagasi sebesar 1,33.10−6 s, nilai throughput hasil desain pada range antara 16 kbps sampai 130 kbps sedangkan nilai throughput hasil FMR BS antara 100 kbps sampai 400 kbps tergantung kepadatan traffic pada saat mengakses jaringan, dan nilai BER 4,81.10−30 . 4. Prinsip koneksi sistem FMR BS berkaitan dengan media transmisi yang digunakan, yaitu fiber optic atau kabel feeder, format transmisi berupa E1 dengan kecepatan 2 Mbps per E1, dan teknik modulasi berupa PCM 30. 5. Comissioning sistem FMR BS dilakukan pada saat instalasi, setting dan monitoring sistem menggunakan software BTS site manager. Sistem Komunikasi Bergerak Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital

146

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Politeknik Negeri Malang

6. Hasil commissioning diperoleh site name 3G Dengkol, ID 1281, type WCDMA flexi BTS, address 10.234.164.57, RNC address 10.201.112.44, dan SW release version WN6.0 22.9-23D. Cell id antena sektor 1 adalah 12811, sektor 2 adalah 12812, dan sektor 3 adalah 12813. Modul RF 1 adalah jenis FRGP 1, nama modul flexi RF 2100 MHz triple 70W, kode produk yaitu 472100A.101, kode produk inti yaitu 084629A.101, nomor seri inti yaitu K9110904135, teknologi yang mendukung modul RF adalah 3G. Modul sistem adalah FSME, kode produk yaitu 471469A, kode inti produk yaitu 083833A.105, nomor seri inti yaitu TY111007507. IUB IP adalah saluran transmisi yang digunakan ethernet interface100 Mbit/s full duplex. Kapasitas channel element (CE) maksimal 750 CE, kapasitas kanal uplink dan down link maksimum 150 CE, rata-rata 90 CE, dan minimum 80 CE. Nilai throughput antara 100-400 kbps. IP address untuk ID BTS nomor 1281, TRS nomor 10.234.164.58/29, BTS nomor 10.234.164.57, RNC nomor 10.201.112.44. 7. Pengukuran dilakukan tidak hanya pada satu perangkat BTS, tetapi juga dilakukan pada BTS lain yang berpotensi untuk penerapan sistem FMR BS, sehingga sampel pengukuran lokasi lebih dari satu BTS. 8. Hasil penelitian ini dapat digunakan sebagai rekomendasi untuk penerapan teknologi generasi ke 4 (4G).

Sistem Komunikasi Bergerak Program Studi Jaringan Telekomunikasi Digital

147