ANALISA PENYEBAB TERJADINYA GAGAL KONEKSI PADA JARINGAN 3G INDOSATM2 (STUDY KASUS BTS CITRALAND) Eka Wahyu Iriandani Program Studi Tekomunikasi Multimedia – Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kampus Elektro-ITS, Sukolilo, Surabaya Abstrak - Teknologi 3G merupakan teknologi terbaru yang sedang berkembang setelah sebelumnya GSM lalu disusul CDMA. Namun biasanya harga murah yang ditawarkan operator 3G tidak menjamin kualitas dari suatu pelayanan, misalnya Akses data yang susah sekali tersambung atau bahkan tiba-tiba putus saat kita melakukan koneksi. Untuk mengetahui penyebab kegagalan koneksi tersebut, dengan mengambil study kasus BTS 3G IndosatM2 Citraland, maka dilakukan analisis dari sisi RAN Network dengan melihat data trafiknya dan pendekatan perhitungan analisis radio propagasi Okumura-Hatta untuk perhitungan pathloss dan pengukuran menggunakan drive test untuk mengetahui kualitas KPI di lapangan. Berdasarkan hasil analisa dari sisi trafik , power link budget dan kapasitasnya akan diketahui bahwa penyebab gagal koneksi dikerenakan nilai RSCP yang didapat -90dBm dimana nilai tersebut melebihi range -15dBm ≤ x ≤ -85dBm dan BTS tetangga yang belum mampu meng-cover. Kata Kunci : 3G, Gagal Koneksi, Drive test, RAN Network, RSCP.
1.
PENDAHULUAN Layanan telekomunikasi bergerak berkembang dengan cepat. Kebutuhan kualitas layanan yang tinggi dan kapasitas jaringan yang lebih besar menjadi masalah yang sangat penting. UMTS, merupakan suatu teknologi sepasang frekuensi pembawa 5 MHz pada uplink dan downlink dengan alokasi frekuensi untuk uplink yaitu 1945 MHz – 1950 MHz dan untuk downlink yaitu 2135 MHz – 2140 MHz yang memungkinkan banyak user mengakses informasi dalam frekuensi dan waktu yang sama. Dengan kelebihan-kelebihan tersebut bukan berarti UMTS adalah sistem yang sempurna, karena kenyataannya tingkat kegagalan panggilan maupun kegagalan koneksi untuk paket data masih tinggi baik kegagalan karena access failure, drop call, maupun karena proses handoff yang tidak baik. Semua kegagalan panggilan tersebut bisa terjadi karena kondisi jaringan, perilaku masing-masing user, maupun sistem pada 3G (UMTS). Ketidak sempurnan pemetaan jaringan misalnya mengakibatkan terjadinya blank spot dan overlapping sel sehingga kegagalan koneksi terjadi. Gagal koneksi yang terjadi pada akses data antara lain adalah koneksi yang tiba – tiba putus secara tidak normal dan atau tidak mendapatkan reply dari server.
Gambar 1. Arsitektur Jaringan UMTS Channel Element Pada GSM terdapat istilah kanal. Dimana satu kanal memiliki delapan times slot dan masing-masing times slot hanya boleh diduduki satu orang user untuk jenis service apa pun. Sedangkan dalam WCDMA, dikenal dengan istilah CE(Channel Element). Konsep CE ini berbeda dengan Ts. Berikut tabel penggunaan CE untuk masing-masing service yang berbeda[2]: Tabel 1. Konsumsi CE pada kanal 3G
2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) UMTS merupakan suatu revolusi dari GSM yang mendukung kemampuan generasi ketiga (3G). UMTS menggunakan teknologi akses WCDMA. Pada WCDMA , digunakan sepasang frekuensi pembawa 5 MHz pada uplink dan downlink dengan alokasi frekuensi untuk uplink yaitu 1945 MHz – 1950 MHz dan untuk downlink yaitu 2135 MHz – 2140 MHz [1].
1
Tabel 2. Target KPI 3G INDICATOR PS Call Setup Success Rate PS Data RAB Setup Success Rate PS Data RAB Drop Ratio IRAT HO success Rate SHO Success Rate
2.2 Klasifikasi Daerah Kontur bumi maupun kerapatan bangunan dalam kenyataannya memiki kontribusi dalam propagasi sinyal komunikasi bergerak. Salah satu faktor yang dapat mempengaruhi nilai path loss adalah kondisi geografis daerah tersebut. Ada 3 jenis kondisi geografis, yaitu Rural, Sub urban dan urban. Untuk tugas akhir ini di pilih daerah urban yang memiliki karakteristik tertentu. Daerah Urban lingkungannya ditandai dengan banyaknya gedung tinggi dengan jalan–jalan yang sempit diantaranya dan terdapat sedikit (hampir tidak ada) pepohonan. Parameter daerah urban yang mempengaruhi perambatan gelombang radio adalah kerapatan rumah, tinggi rumah, tingkat lalu lintas jalan, lebar jalan. Urban area atau daerah kota besar adalah daerah yang memiliki penghalang yang tingginya lebih dari 20 meter (daerah perkotaan). Pada daerah ini ditandai dengan bangunan yang tinggi dan padat, misalnya gedung pencakar langit.
JBRO 97.00% 97.00% 2.00% 97.50% 96.00%
Parameter – parameter yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah: •
2.3 Okumura – Hata Model Okumura Hata merupakan model yang disempurnakan dari Okumura model, sesuai untuk lingkungan quasi smooth terrain dan tidak mengakomodasi perubahan radio path profile yang cepat. Selain itu model ini hanya cocok untuk makro sel (radius sel lebih dari 1km) [3].
RRC Success (Radio Resource Control) Merupakan tingkat keberhasilan pendudukan kanal.
Gambar 2. RRC Conn Setup •
DAERAH KOTA Lpath = A – 13,82 log hb + [44,9 – 6,55 log hb] log R – a (hm) (dB) Lu =69,55 +26,16log fC –13,83log hT – a(hR) +[ 44,9 – 6,55 log hT ]log d dimana : 150 ≤ fC ≤ 1500 MHz 30 ≤ hT ≤ 200 m 1 ≤ d ≤ 20 km a(hR) adalah faktor koreksi antenna mobile yang nilainya adalah sebagai berikut : a(hR) = 3,2 (log 1175hR )2 – 4,97 dB 2.4 Radio Access Network (RAN) Radio Access Network (RAN) adalah infrastruktur dasar yang di butuhkan oleh system komunikasi nirkabel 3G, yang mendukung akses internet berkecepatan tinggi. RAN di fungsikan agar dapat digunakan untuk mengatur lebar bandwidth yang dipakai oleh setiap user, termasuk akses internet, roaming, koneksi ke PSTN dan Quality of Service (QoS).
RAB Success ( Radio Access Bearer ) Menyediakan sebuah hubungan dari user ke UTRAN.
Gambar 3. RAB Conn Setup •
2.5 Parameter – parameter Performansi Jaringan Untuk mengetahui kondisi jaringan secara menyeluruh, di perlukan beberapa indicator jaringan yang di sebut parameter traffik. Berikut adalah tabel KPI Target pada jaringan 3G Indosat.
CSSR (Call Setup Success Rate) Mengukur keberhasilan sambungan data yang di tentukan oleh ketersediaan kanal
2.6 Gagal Koneksi (Failed/Drop Connection) Gagal koneksi adalah koneksi untuk akses data yang terjadi pada setelah proses connecting terjadi tetapi putus secara tidak normal. Drop koneksi data ini terjadi sebelum bisa akses ke BTS, sudah mendapat kanal dan sudah berhasil melakukan hubungan tetapi putus secara tiba – tiba tanpa ada pemutusan secara normal dari user.
2
3. DATA DAN KONDISI BTS EKSISTING 3.1. Umum Dalam pelaksanaan analisa traffic data pada salah satu BTS (Node B) di wilayah Surabaya, di perlukan langkah – langkah sebagai berikut:
3.3 Kondisi Traffik BTS 3G_Citraland Dalam tugas akhir ini, periode pengamatan yaitu 30 Apri 2010 hingga 13 Mei 2010. Kondisi akses data disini dilihat dari 3 parameter utama RRC, RAB dan CSSR dengan data pengamatan: Tabel 4. Data pengamatan trafik 3G_Citraland Report Title RSRAN066 - Node B Capacity Report ID rsran_ru10/reports/RSRAN066.xml Report Description Node B Capacity Start Time 04.30.2010 00:00:00 End Time 05.14.2010 00:00:00 Level: WBTS; 3G_CITRALAND Objects (701963000000000287) Object Aggregation Level PLMN/RNC/WBTS Time Aggregation Level Hour Threshold None Sorting None Data Source pmwPool
Gambar 4. Diagram Tahapan Analisa 3.2 Kondisi Existing BTS 3G_Citraland 3.2.1 Kondisi Geografis Sekitar BTS 3G_Citraland Citralan berada di kota Surabaya bagian barat. Daerah citraland berlokasi di Kelurahan Lontar Kecamatan Lakarsantri Surabaya. Sebagian besar daerah ini masih berupa tanah kosong, akan tetapi sebagian besar penduduk di daerah ini menempati gedung – gedung bertingkat. Kondisi geografisnya berupa pegunungan dan merupakan dearah pinggiran Surabaya.
3.3.1 RRC Connection Setup Menyediakan koneksi antar terminal (user) dan Radio Access Network (RAN). RRS Connection Setup di awali dengan pengiriman pesan dari user ke SRNC yaitu “RRC Connection Request” hingga mendapatkan jawaban berupa ketersediaannya kanal untuk koneksi yang di akan bangun. Kondisi RRC Setup Failure di dapat dari prosentase jumlah total “connection setup failed” selama periode 1 jam. • RRC Setup Fail BTS : sum(RRC_CONN_STP_FAIL_BTS) • RRC Setup FR, BTS : 100 * sum(RRC_CONN_STP_ATT)
3.2.2 Letak dan Coverage 3G_Citraland Lokasi dari node B 3g_Citraland yaitu di Dusun Kalijaran, Kel. Lontar, Kec. Lakarsantri, Surabaya. Tabel 3. Data Site BTS 3G_Citraland dansekitarnya Name Sta Lat (S) Long (E) Beam H Site (ant) CITRA_ LAND
U
112.648
-7.28174
65
48
PAKUW ON CITRA_ RAYA
U
112.673
-7.29073
65
34
U
112.657
-7.28179
65
53
Dari data di dapat prosentasi RRC Setup Failure sebesar 0,583% kegagalan koneksi dalam satu hari.
Sedangkan gambar berikut menunjukkan coverage dari BTS 3G_Citraland:
3.3.2 RAB Setup RAB membangun koneksi dengan CN mengirimkan “RAB Assigment Request” yang bertujuan membangun Iu interface ke UTRAN. RAB Setup Failure Merupakan kegagalan pembangunan interface diambil dari total presentase selama 1 jam. RT RAB setup fails, BTS: Sum (RAB_STP_FAIL_CS_VOICE_BTS +RAB_STP_FAIL_CS_CONV_BTS+RAB_STP_FAI L_CS_STREA_BTS + RAB_STP_FAIL_PS_STREA_BTS) RT RAB setup FR, BTS : 100 * sum(RAB_STP_ATT_CS_VOICE + RAB_STP_ATT_CS_CONV+RAB_STP_ATT_CS_S TREA+RAB_STP_ATT_PS_STREA)
Gambar 5. coverage BTS 3G_Citraland
3
3.5 Parameter Link Budget Parameter yang berpengaruh pada perhitungan Link Bundget antara lain[3]: Tabel 5. Parameter yang berpengaruh pada Link Budget Parameter Satuan / Nilai Tx Power 43 dBm Frekuensi 1945 MHz (Uplink) 2135 MHz (downlink) Penetration Loss 15(urban) 12(suburban) 10(rural) Antena Gain Node 18 dB B Tinggi Antena 30 m Node B Tinggi Antena MS 1,5 m
Untuk RAB setup failure di dapat nilai sebesar 0,1667%. 3.3.3
Service CSSR PS call setup failure, kegagalan melakukan sambungan yang disebabkan ketidaksediaan kanal. NRT PS Call Setup FR, BTS: 100* sum ( PS_SETUP_FAIL_BTS_INT +PS_SETUP_FAIL_BTS_BGR ) PS Call Setup FR, BTS : 100* sum ( PS_SETUP_FAIL_BTS_INT+ PS_SETUP_FAIL_BTS_BGR PS_SETUP_FAIL_BTS_STRE)
+
Berikut adalah contoh standart dari KPI untuk beberapa daerah di Jawa Timur:
3.6 Received Signal Code Power (RSCP) Dalam Perhitungan link budget, dapat juga diketahui nilai kuat kuat sinyal yang diterim oleh user. Tabel 6. Indikator KPI untuk RSCP
Gambar 7. KPI RAB Success Rate dan Drop Rate 3.4 Pengukuran dengan Drive Test Drive test berfungsi untuk mengetahui kondisi dilapangan dari suatu BTS. Data-data tersebut yang akan digunakan untuk mengetahui performasi suatu BTS berdasarkan link budgetnya. Dibawah ini adalah proses drive test dengan menggunakan modem huawei dan sebuah laptop, untuk menghitung Rx Level.
Kuat sinyal (RSCP) = EIRP – wall lost – body loss – path loss - ∑(handover + fading margin) 4. ANALISIS TRAFIK BTS 3G_CITRALAND 4.1 Umum Proses analisis ini dilakukan dnegan batasan akses dari user hingga ke BTS. Titik pengamatan diambil dari sisi RAN network dengan parameter RRC conn setup, RAB conn setup atau PS call setup (CSSR). Analisa juga dilakukan dari hasil drive test dan juga alokasi penggunaan kanal. Analisis ini dilakukan dengan data yang diperoleh dari hasil drive test, dan juga rekapitulasi dari RAN Network.
Gambar 6.. Drive test ( Proses Authenticating )
4.2 Analisis Link Budget BTS Citraland Perhitungan link budget perangkat BTS dan MS akan menghasilkan suatu nilai yang merupakan persyaratan maksimal redaman lintasan dan menentukan kelayakan suatu link propagasi. Data teknis perangkat system link arah Uplink dan Downlink diperlukan untuk menetukan rugi lintasan dan radius sel maksimum yang di perbolehkan oleh perangkat. Link budget merupakan perhitungan sejumlah daya yang didapat oleh penerima berdasarkan daya output pemancar dengan mempertimbangkan semua gain dan losses sepanjang jalur transmisi radio dari pemancar ke penerima.
Gambar 7.. Rx Level untuk coverage 3G_Citraland(dB)
4
Link budget radio bertujuan untuk menghitung area cakupan sel. Dimana salah satu parameter yang diperlukan adalah propagasi radio yang memperkirakan rugi – rugi propagasi antara pemancar dan penerima. Parameter lain yang diperlukan adalah daya pancar, gain antenna, rugi-rugi kabel, sensitivitas penerima dan lain-lain. Berikut adalah tabel yang menunjukkan nilai pathloss dan radius sel menggunakan OkumuraHatta[4]. Tabel 7. Model Okumura Hatta BTS 3G Link Budget Calculation 3G DOWN LINK Morphology Urban Coverage Indoor In Car Transmitter (BTS) BTS Transmit power max (dBm) 43 43 Combiner+Filter Loss (dB) 7,4 7,4 Cable+Connector Loss (dB) 2,3 2,3 BTS Antenna Gain (dBi) 18 18 EIRP BTS (dBm) 51,3 51,3 Receiver (MS Class 4) MS Rx Sensitivity (dBm) -100 -100 Interference Margin (dB) 2 2 Cable+Connector Loss (dB) 0 0 MS Antenna Gain (dB) 0 0 Diversity Gain (dB) 0 0 Body Loss (dB) 0 0 Rayleigh Fading Margin (dB) 3 3 Isotropic Power, 50% Ps -97 -97 Coverage Probability 95% 95% Log Normal Fading Margin (dB) 5 5 Building Penetration Loss (dB) 15 0 Car Penetration Loss (dB) 0 6 Isotropic Power -75 -84 Isotropic Path Loss / DL (dB) 126,3 135,3
OKUMURA HATTA MODEL Morphology Coverage MS Antenna Height (m) BTS Antenna Height (m) Pathloss Correction (dB) Frequency (MHz) A Correction Factor a (hm) Cell Range (km)
Outdoor
¾
43
Keterangan : EIRP BTS
7,4 •
2,3 18 51,3
Indoor
Urban In Car
Outdoor
1,5 30 0 2100 153,8 0,6
-0,000919 1,1
1,7
BTS Transmit Power Max – (Combiner+Filter Loss) – (Cable+Connector Loss) + BTS Antenna Gain BTS Transmit Power Max = Tx output power at antenna connector = 20 Watt = 43 dBm =
Lpath = A – 13,82 log hb + [44,9 – 6,55 log hb] log R – a (hm) (dB)
-100
Keterangan : A = 153,8 untuk area urban hb = tinggi antenna BTS (m) hm = tinggi antenna MS (m) R = jarak antara BTS – MS (km)
2 0 0
Berdasarkan persamaan diatas, perlu dihitung nilai faktor koreksi dari antena MS (a(hm)) terlebih dahulu dengan nilai tinggi antena mobile adalah 1,5m sehingga di dapat:
0 0 3
•
Faktor koreksi antenna: a (hm) (dB) = 3,2 {log (1175 hm)}2 – 4,97 = 3,2 {log (1175 x 1,5)}2 – 4,97 = 28,75 dB • Jari – jari sel Berdasarkan Okumura – Hata jari – jari sel dihitung dengan rumus sebagai berikut : R = 10 α Dengan : α = [Lpath – A + 13,82 log hb + a (hm)] / [44,9 – 6,55 log hb]
-97 95% 5 0
Perhitungan radius sel 3G dengan 4 TRX untuk morphologi urban coverage outdoor dengan menggunakan model Okumura-Hata dan data pada tabel diatas adalah sebagai berikut :
0 -90 141,3
R = 10^{(141,3 – 153,8 + 13,82 log 30) / (44,9 – 6,55log30)} km = 10^{(141,3 – 153,8 + 20,41) / 35,25} km = 1,7 km
5
•
Received Signal Code Power (RSCP)[5] Kuat sinyal (RSCP) = EIRP – wall lost – body loss – path loss ∑(handover + fading margin) = 51,3dBm – 0dB – 0dB – 141,3 dB – (0 dB + 5dB) = - 94 dBm
5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Dari hasil pembahasan Tugas Akhir ini maka diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: • Penyebab dari gagal koneksi adalah penerimaan sinyal kurang baik dan site tetangga yang belum mampu meng-cover, saat user sedang melakukan koneksi. • Penerimaan sinyal (RSCP) mempunyai nilai dari analisa link budget dan drive test adalah -90 dBm, dimana nilai tersebut berada di luar batas threshold yang diijinkan yaitu -15≤x≤-85 dBm, • Nilai RSCP yang di dapat Area yang mempunyai nilai Rx Level buruk disebabkan karena site tetangga yang belum mampu meng-cover.
4.3 Analisis Kapasitas Kanal Analisis ini di gunakan untuk melihat prosentase kanal yang dipakai oleh user. Sesuai dengan standart PT. Indosat, pada saat akses 3G, maksimum user yang dapat mengakses secara bersamaan maksimal adalah 48 user. 4.4 Analisis Drive Test Parameter pengukuran pada drive test adalah terletak pada nilai RSCP (Received Signal Code Power). Di BTS Citraland didapatkan nilai dari pengukuran dari yang terburuk -90dBm hingga yang terbaik adalah -40dBm. Nilai tersebut telah melewati batas standart yaitu -15≤x≤-85 (dBm)
5.2 Saran • Kontrol nilai Rx Level dapat diperbaiki dengan perencanaan link budget yang lebih baik, salah satunya adalah dengan memperbesar gain antenna BTS. • Diperlukan kontrol secara rutin dan berkala untuk pemantauan level penerimaan sinyal dari BTS.
Tabel 8. Hasil pengukuran drive test BTS RSCP (dBm) -40 -46 -50 -62 Citraland -71 -74 -86 -90 -62 -64 Citraraya -71 -72 -88 Nilai RSCP terbaik di dapatkan pada sisi BTS Citraland yang berdekatan dengan BTS Citraraya, hal ini akan mempengaruhi dari akses user ke jaringan. Dimana akses user dapat di cover oleh BTS tetangga. Berdasarkan perhitungan link budget, nilai RSCP di dapat mendekati dengan hasil drive test yaitu sebesar -90dBm. Nilai ini merupakan nilai yg masuk dalam kategori worst, sehingga dengan didapatnya nilai ini, maka perlu di rencanakan untuk penyusunan link budget yang lebih baik.
DAFTAR PUSTAKA 1. NN, “Arsitektur 3G”
Maret, 2009. 2. Amelia, Riskana Indah. “Analis Penyebab Terjadinya Drop Call pada jaringan 3G Indosat” Tugas Akhir, Periode II, 2008. 3. Surjati, Indra., Septiana, Kendri., dan Kurnia, Yuli. “ Analisis Perhitungan Link Budget Indoor Penetration WCDMA dan HSDPA di Ponndok Indah”, Jurnal JETRI, Volume 7, Nomor 2, Februari,2008. 4. Puspitasari , Ni Wayan dan Dian honesty, Ni Wayan. “Optimasi Jaringan GSM di Wilayah Malang”, Tugas Akhir, Juni, 2006. 5. Budiono, Eko. “Analisis Trafik Pada Sistem Telekomunikasi Seluler Berbasis CDMA 2000 1X di Wilayah Semarang Kota” Tugas Akhir, Juli, 2006. RIWAYAT PENULIS Eka Wahyu Iriandani – Lahir 6 April 1985 di Bojonegoro adalah putri pertama dari pasangan (Alm.) Kabul dan Eny Pudji Astutik. Pendidikan yang pernah di tempuh adalah SDN Baureno I , SLTPN 1 Baureno , SMA Taruna Nusantara Magelang, D3 Politeknik Negeri Malang dan melanjutkan ke Perguruan Tinggi Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya tahun 2008. penulis masih tercatat sebagai karyawan dari PT Indosat Mega Media (IM2) dengan posisi sebagai Customer Service Representatiive. Job desc yang di dapat saat bekerja di IM2 memberikan inspirasi kepada penulis untuk menyusun Tugas Akhir ini.
4.5 Perhitungan Traffik RRC, RAB dan PS Call Setup Dari pengolahan data dapat di ketahui bahwa nilai ketiga komponen tersebut masih normal kerana masih dalam batas threshold yang di ijinkan yaitu senilai 2%. Hal ini berarti seharusnya untuk terjadinya gagal koneksi sangat kecil. Tetapi tidak menutup kemungkinan nilai ini bertambah besar seiiring dengan sering nya terjadi gagal koneksi yang di akibatkan dari sisi performasi maupun link budget suatu BTS.
6
1
