BAB II DASAR TEORI
2.1
Sistem Komunikasi Bergerak Seluler Sistem Komunikasi Bergerak Seluler merupakan sistem komunikasi dengan
media transmisi tanpa kabel (ruang bebas), yang mampu memberikan derajat mobilitas yang baik pada user (MS). Sistem ini dikatakan seluler karena coverage jaringannya dibagi dalam beberapa sel. Arsitektur umum sistem komunikasi bergerak seluler dapat dilihat pada gambar 2.1 berikut ini :
Gambar 2.1 Arsitektur Umum Sistem Komunikasi Bergerak Seluler
Pada gambar diatas terlihat bahwa sistem komunikasi bergerak seluler terdiri atas beberapa perangkat : Mobile Station / Mobile Unit (MS)
MS adalah perangkat yang dibawa oleh user yang terdiri dari Subscriber Transceiver, Control Unit, dan Antena. Mobile Telephone Switching Office / Mobile Switching Centre (MTSO / MSC) MSC merupakan pusat koordinasi dari semua cell site yang ada dan berfungsi sebagai perangkat penyambung utama. Elemen – elemen MSC adalah Switching Unit, Processor (Database Processor, Switch Processor, dan Coordination Processor), dan Database Unit yang terdiri dari : ■ Visitor Location Register (VLR), penyimpan data – data temporer yang masuk dari MSC lain dan sifatnya resident. ■ Home Location Register (HLR), penyimpan data – data tetap dari pelanggan dalam MSC itu sendiri. Radio Base Station / Base Transceiver Station (RBS / BTS) RBS merupakan perangkat transceiver yang berhubungan dari / ke pelanggan (interface / repeater antara MS dan MSC). Elemen – elemen RBS adalah Transceiver, Control Unit / BSC / Base Station Controller, Antena, dan Data Terminal.
2.1.1 Akses Jamak Dalam sistem komunikasi nirkabel, efisiensi pemakaian lebar bidang frekuensi diusahakan diantaranya melalui teknik akses jamak, agar dalam alokasi frekuensi yang sama, semakin banyak pengguna yang bisa terlayani. Ada tiga teknik akses jamak yang sering digunakan yaitu teknik akses jamak pembagian frekuensi (Frequency Division Multiple Access, FDMA), teknik akses jamak pembagian waktu (Time Division Multiple Access, TDMA), dan teknik akses jamak pembagian sandi (Code Division Multiple Access, CDMA)[3].
Frequency Divison Multiple Access (FDMA) merupakan teknik akses jamak yang melakukan pentransmisian pada waktu yang sama dengan frekuensi yang berbeda. Sedangkan Time Division Multiple Access (TDMA) melakukan pentransmisian pada frekuensi yang sama dengan waktu yang berbeda. Code Divison Multiple Access (CDMA) merupakan akses jamak dengan prinsip mengkombinasikan sejumlah pentransmisian secara bersama dalam frekuensi dan waktu yang bersamaan, tetapi yang membedakan antara satu kanal dengan kanal lainnya adalah terdapat penambahan level pengkodean dengan menggunakan kode digital yang unik (Pseudorandom Code Sequence).
Gambaran ketiga teknik akses jamak tersebut adalah sebagai berikut:
Gambar 2.2 Berbagai Teknik Akses
Penjelasan Gambar 2.2 :
a. Pada teknik akses jamak FDMA : Traffic channels pada frekuensi yang berbeda dialokasikan untuk user yang berbeda sebagai contoh AMPS (Advances Mobile Phone System) dan TACS. b. Pada teknik akses jamak TDMA : Traffic channels pada waktu yang berbeda dialokasikan untuk user yang berbeda sebagai contoh, DAMPS dan GSM. c. Pada teknik akses jamak CDMA : berdasarkan kode – kode, semua user mengisi traffic channels pada waktu dan frekuensi yang sama, sebagai contoh WCDMA dan CDMA2000. Karakteristik CDMA digambarkan bahwa dalam membentuk cluster cukup satu frekuensi carrier a yang digunakan pada semua sel. Penggunaan frekuensi carrier sangat berbeda dengan system GSM. Jadi desain frekuensi pada CDMA sangat sederhana, frekuensi yang digunakan pada setiap site adalah sama.
2.2
Konsep Dasar CDMA Code Division Multiple Access (CDMA) adalah suatu teknik modulasi dan akses
didasarkan pada konsep spread spectrum direct sequence dimana pengiriman sinyal menduduki lebar pita frekuensi melebihi spektrum minimal yang dibutuhkan (Arthur.H. M. Ross, 1999). CDMA merupakan seluler generasi ketiga.. Pada system CDMA sinyal message dengan Band yang sempit dikalikan dengan sinyal dengan Bandwidth yang lebar yang disebut dengan sinyal spreading. Seluruh user pada system CDMA menggunakan frekuensi carrier yang sama dan mungkin mentransmisinya dalam waktu yang bersamaan. Setiap user mempunyai kodesandi pseudorandom tersendiri dimana kodesandi mendekati orthogonal dari seluruh kodesandi lainnya. Performa penerima beroperasi dengan korelasi waktu untuk hanya mendeteksi kode yang spesifik
diinginkan. Dengan begitu CDMA juga merupakan teknik digital, yang kapasitasnya mencapai 8 hingga 15 kali system analog. Dalam CDMA setiap pengguna menggunakan frekuensi yang sama dalam waktu bersamaan tetapi menggunakan sandi unik yang saling ortogonal. Sandi-sandi ini membedakan antara pengguna satu dengan pengguna yang lain. Pada jumlah pengguna yang besar, dalam bidang frekuensi yang diberikan akan ada banyak sinyal dari pengguna sehingga interferens akan meningkat. Kondisi ini akan menurunkan unjukkerja sistem. Ini berarti, kapasitas dan kualitas sistem dibatasi oleh daya interferens yang timbul pada lebar bidang frekuensi yang digunakan.
Gambar 2.3. Cara Kerja Sistem TDMA
CDMA merupakan akses jamak yang menggunakan prinsip komunikasi spektrum tersebar. Isyarat bidang dasar yang hendak dikirim disebar dengan menggunakan isyarat dengan lebar bidang yang besar yang disebut sebagai isyarat penyebar (spreading signal). Metode ini dapat dianalogikan dengan cara berkomunikasi dalam satu ruangan
yang besar. Setiap pasangan dapat berkomunikasi secara bersama-sama tetapi dengan bahasa yang berbeda, sehingga pembicaraan pasangan satu bisa dianggap seperti suara kipas bagi pengguna yang lain, karena tidak diketahui maknanya. Pada saat banyak yang berkomunikasi maka ruangan menjadi bising. Kondisi ini membuat ruangan menjadi tidak kondusif lagi untuk berkomunikasi. Oleh karena itu, jumlah yang berkomunikasi harus dibatasi. Agar jumlah yang berkomunikasi bisa maksimal maka kuat suara tiap pembicara tidak boleh terlalu keras[2]. Analogi dan cara kerja sistem ini digambarkan seperti Gambar 2.4.
Gambar 2.4. Ilustrasi Sistem CDMA (a) Analogi (b) Cara Kerja
2.2.1 Sistem Spektrum Tersebar Sistem transmisi spektrum tersebar adalah sebuah teknik yang mentransmisikan suatu isyarat dengan lebar bidang frekuensi tertentu menjadi suatu isyarat yang memiliki lebar bidang frekuensi yang jauh lebih besar. Aliran data asli dikalikan secara biner dangan sandi penyebar yang memiliki lebar bidang yang jauh lebih besar daripada isyarat asal. Bit – bit dalam sandi penyebar dikenal dengan chip umtuk membedakannya dengan bit-bit dalam aliran data yang dikenal dengan simbol.
Sebuah sandi penyebar memilki korelasi-silang yang rendah dengan sandi penyebar yang lain. Jika sebuah sandi benar-benar ortogonal, maka korelasi-silang antara sebuah sandi dengan sandi yang lainnya adalah nol. Hal ini berarti beberapa isyarat bidang lebar dapat menggunakan frekuensi yang sama tanpa adanya interferens satu sama lain. Energi isyarat bidang lebar disebarkan sepanjang lebar bidang yang amat besar sehingga dapat dianggap sebagai derau jika dibandingkan dengan isyarat aslinya atau dengan kata lain memiliki power spectral density yang rendah. Ketika sebuah isyarat bidang lebar dikorelasikan dengan sandi penyebar tertentu, hanya isyarat dengan sandi penyebar yang sama yang akan dibawasebarkan, sedangkan isyarat dari pengguna lain akan tetap tersebar [1]. Sistem spektrum tersebar memiliki beberapa kelebihan dibandingkan sistem sistem lain yang telah ada sebelumnya, 1. Dapat bertahan pada lingkungan dengan pudaran lintasan jamak yang tinggi karena isyarat CDMA bidang lebar memiliki sandi penyebar dengan sifat korelasi-diri yang baik. 2. Dapat
mengirimkan
informasi
dengan
daya
yang
kecil
sehingga
memungkinkan peralatan yang kecil sekaligus juga dengan daya baterai yang lebih tahan lama. 3. Dapat mengurangi interferens. 4. Dapat menghindari penyadapan karena menggunakan sandi unik yang mirip derau dengan spektrum frekuensi yang amat lebar. 5. Dapat
melakukan
kemampuan
panggilan
terpilih
(selective
calling
capability). 6. Dapat melakukan penjamakan pembagian sandi sehingga dimungkinkan untuk akses jamak dengan kapasitas yang lebih besar.
2.2.2 Definisi Sistem Spektrum Tersebar Secara definitif, sistem komunikasi spektral tersebar merupakan suatu teknik modulasi dimana pengirim sinyal menduduki lebar pita frekuensi yang jauh lebih besar dari pada spektrum minimal yang dibutuhkan untuk menyalurkan suatu informasi. Konsep ini didasarkan pada teori C.E Shannon untuk kapasitas saluran, yaitu : C = W log2 (1 + S/N)
Dimana : C = kapasitas kanal transmisi (bps) W = lebar pita frekuensi transmisi (Hz) N = daya derau (Watt) S = daya sinyal (Watt) Dari teori diatas terlihat bahwa untuk menyalurkan informasi yang lebih besar pada saluran ber-noise dapat ditempuh dengan dua cara yaitu : 1. Dengan cara konvensional, dimana W kecil dan S/N besar. 2. Cara penyebaran spektrum, dimana W besar dan S/N kecil.
2.2.3 Teknik Modulasi sistem Spektrum Tersebar CDMA (Code Division Multiple Access), menggunakan teknologi spread spectrum untuk mengedarkan sinyal informasi yang melalui bandwith yang lebar (1,25 MHz). Teknologi ini asalnya dibuat untuk kepentingan militer, menggunakan kode digital yang unik, lebih baik daripada channel atau frekuensi RF.
Ada beberapa teknik modulasi yang dapat digunakan untuk menghasilkan spektrum sinyal tersebar antara lain Direct Sequence Spread Spectrum (DS-SS) dimana sinyal pembawa informasi dikalikan secara langsung dengan sinyal penyebar yang berkecepatan tinggi, Frequency Hopping Spred Spectrum (FH-SS) dimana frekuensi pembawa sinyal informasi berubah-ubah sesuai dengan deretan kode yang diberikan dan akan konstan selama periode tertentu yang disebut T (periode chip). Time Hopping Spread Spectrum (THSS) dimana sinyal pembawa informasi tidak dikirimkan secara kontinu tetapi dikirimkan dalam bentuk short burst yang lamanya burst tergantung dari sinyal pengkodeannya, dan hybrid modulation yang merupakan gabungan dari dua atau lebih teknik modulasi di atas yang bertujuan untuk menggabungkan keunggulan masingmasing teknik. Teknik modulasi yang paling banyak dipakai saat ini, termasuk pada system CDMA2000 1x, adalah Direct Sequence Spread Spectrrum (DS-SS) karena realisasinya lebih sederhana dibandingkan teknik modulasi lainnya. Pada DS-SS, sinyal pembawa didemodulasi secara langsung oleh data terkode yang merupakan deretan data yang telah dikodekan dengan deretan kode berkecepatan tinggi yang dibangkitkan oleh suatu Pseudo Random Generator (PRG) dan memiliki karakteristik random semu karena dapat diprediksi dan bersifat periodik. Sinyal yang telah tersebar ini kemudian dimodulasi dengan menggunakan teknik modulasi BPSK, QPSK, atau MSK. Pada sistem CDMA2000 1x digunakan teknik modulasi QPSK.
Gambar 2.5. Blok pemancar DS-SS
Sedangkan pada sisi penerima, DS-SS terdiri dari tiga bagian utama yaitu demodulator, despreader dan blok sinkronisasi deret kode
Gambar 2.6. Blok pemancar DS-SS
Ketika sinkronisasi deret kode telah tercapai antara pengirim dan penerima (akuisisi dan code trackling loop telah berjalan sempurna), maka dilakukan proses despreading sinyal DS-SS. Dan dengan asumsi bahwa beda fasa pada frekuensi pembawa lokal antara pengirim dan penerima dapat dihilangkan dengan carrier recovery maka sinyal informasi yang sebenarnya akan dapat diperoleh kembali.
2.3
Sistem Seluler CDMA2000 1x CDMA2000 adalah pengembangan dari sistem CDMAOne yang mampu
mengakomodasi layanan data berkecepatan tinggi. CDMA2000 memiliki dua fasa pengembangan yaitu CDMA2000 1x dan CDMA2000 3x. Perbedaan mendasar kedua fasa tersebut terletak pada kecepatan data yang dikirimkan. Fasa kedua memiliki kecepatan data sampai 15,6 Mbps. Sedangkan CDMA2000 1x memiliki kecepatan data sampai 614 Kbps. Jaringan radio sistem CDMA2000 1x memiliki berbagai pengembangan seperti metode power control yang lebih baik.
2.3.1 Konfigurasi Jaringan CDMA2000 1x
Gambar 2.7 Konfigurasi Jaringan CDMA2000 1x
Konfigurasi jaringan CDMA2000 1x secara umum seperti yang dapat dilihat pada gambar diatas, terdiri dari : ● Base Transceiver Station (BTS) BTS berfungsi mengalokasikan frekuensi dan daya serta walsh code yang akan digunakan oleh pelanggan. BTS memiliki peralatan fisik radio yang digunakan untuk mentransmisikan dan menerima sinyal CDMA2000 ke pelanggan dan sebaliknya. Beberapa fungsi lainnya yaitu mengontrol frekuensi pembawa jamak pada site, mengatur alokasi daya untuk trafik overhead dan soft handoff pada arah forward dan mengenali kode-kode walsh. ● Base Station Controller (BSC) BSC berfungsi mengontrol semua BTS yang berada di dalam daerah cakupannya serta mengatur rute paket data dari BTS ke PDSN atau sebaliknya serta trafik suara dari BTS ke MSC atau sebaliknya. ● Mobile Switching Center (MSC) MSC atau sering juga disebut sebagai interface antara BSC-BSC dengan public voice (PSTN) dan jaringan data (ISDN) melalui gateway MSC (G-MSC), mempunyai beberapa kegunaan sebagai berikut :
a. Mengatur komunikasi diantara pelanggan seluler dengan pelanggan jaringan telekomunikasi lainnya. b. Melakukan koordinasi setting-up panggilan dari dan keluar user seluler. c. Merupakan otak dari sistem radio seluler. d. Mengatur panggilan baik originating maupun terminating calls. e. Bertanggung jawab untuk set-up, routing, informasi accounting, kontrol dan terminasi panggilan. ● Packet Data Serving Node (PDSN) PDSN merupakan komponen baru yang terdapat dalam sistem seluler berbasis CDMA2000 yang bertujuan untuk mendukung layanan paket data dan membentuk sejumlah fungsi utama dalam hal pemaketan data antara lain : a. Membentuk, mengatur, dan menghapuskan sesi point-to-point protocol (PPP) dengan pelanggan. b. Mendukung layanan packet simple Internet Protocol (IP) dan mobile IP. Mengirim packet dari dan menuju jaringan packet data eksternal. c. Melakukan proses Authentication, Authorization, and Accounting (AAA) terhadap mobile station client menuju AAA server, serta Mengumpulkan penggunaan data yang terhubung dengan AAA server. ● Authentication, Authorization, and Accounting (AAA) AAA melakukan proses authentication, authorization, dan accounting untuk jaringan packet data. AAA server
berkomunikasi dengan PDSN melalui IP dan
melakukan fungsi-fungsi sebagai berikut : a. Authentication yang terhubung dengan koneksi PPP dan mobile IP. b. Authorisasi untuk profil layanan, distribusi, keamanan, dan manajemen. ● Home Agent
Home Agent berfungsi untuk menelusuri lokasi mobile station sekaligus mengecek apakah paket data telah diteruskan pada mobile station tersebut. ● Router Router berfungsi untuk melakukan routing packet dari dan menuju elemenelemen jaringan dalam sistem CDMA2000. ● Firewall Firewall diperlukan untuk mengatur keamanan selama koneksi.
2.3.2 Struktur Layer Sistem CDMA2000 [6]
OSI Layer 3-7
OSI Layer 2
Upper Layers
Link Layer
IS - 95 Layer 3 Signalling
CDMA2000 Other Upper Layer UpperLayer Signalling Signalling
Layer 2 Signalling IS - 95
CDMA2000 Layer 2
Other Signalling Layer 2
Packet Data Servicee
Voice Services
Circuit Data Service
Packet Data Layer 2
Null Layer 2
Circuit Data Layer 2
PLICF for MAC Instance 1 (e.g. Signalling )
PLICF for Instance 2 (e.g. Packet or Circuit Data Services)
PLDCF Specific to Instance 1
PLDCF Specific to Instance 2
LAC Sublayer
MAC Sublayer
PLDCF MUX and QOS Sublayer OSI Layer 1
Physical Layer
CDMA2000 Physical Layer
Gambar 2.8 Struktur Layer CDMA2000
● Upper layer terdiri dari tiga layanan dasar, yaitu : Layanan suara termasuk akses public switched telephone network (PSTN), layanan komunikasi bergerak, dan internet telephony.
Layanan end user data-bearing yaitu layanan yang melayani berbagai kepentingan data end user termasuk packet data, circuit data
bentuk
services, dan
SMS. Persinyalan yang mengatur seluruh operasi perangkat bergerak. ● Link layer menyediakan berbagai level karakteristik kualitas sesuai dengan layanan upper layer yang dikehendaki. Layer ini menyediakan protokol dan mekanisme pengontrolan untuk layanan data dan melakukan berbagai fungsi yang diperlukan untuk transportasi data sesuai dengan kemampuan dan karakteristik dari physical layer. Link layer dibagi dalam beberapa sublayer : a. Link access control (LAC) Sublayer LAC mengatur komunikasi point to point antar bagian upper layer dan menyediakan framework untuk mendukung protokol link layer yang handal. b. Medium access control (MAC) Sublayer MAC memiliki tiga fungsi dasar, yaitu : Media access control state merupakan prosedur untuk mengontrol akses layanan data ke physical layer (termasuk pengontrolan beberapa akses dari satu pengguna) Best effort delivery merupakan transmisi melalui link radio dengan radio link protocol yang merupakan link terbaik Pengontrolan multiplexing dan QoS yang mengatur akses layanan dari berbagai layanan yang tersedia. ● Layer fisik melakukan layanan pengkodean dan modulasi untuk seperangkat kanal logik yang digunakan oleh sublayer PLDCF MUX dan QoS
2.3.3 Handoff Pada Sistem CDMA
Handoff adalah suatu peristiwa perpindahan kanal dari MS tanpa terjadinya pemutusan hubungan dan tanpa melalui campur tangan dari pemakai. Peristiwa handoff terjadi karena pergerakan MS keluar dari cakupan sel asal dan masuk cakupan sel baru. Terdapat beberapa macam tipe handoff, diantaranya adalah : Intersector / Softer Handoff, terjadi ketika suatu MS berkomunikasi pada dua sektor dalam satu sel. Intercell / Soft Handoff, terjadi ketika suatu MS berkomunikasi pada sel yang berbeda. BS yang memiliki kontrol langsung pada MS tersebut dinamakan BS primer dan yang tidak memiliki kontrol langsung disebut BS sekunder. Soft-Softer Handoff, terjadi ketika suatu MS berkomunikasi pada dua sektor dari suatu sel dan satu sektor dari sel lainnya. Pada keadaan ini akan terjadi soft handoff antar sel dan softer handoff dalam satu sel. Hard Handoff, tipe ini menggunakan metode break before make yang berarti harus terjadi pemutusan hubungan dengan kanal trafik lama sebelum terjadi hubungan baru. Dari keempat tipe tersebut, Soft Handoff adalah yang paling sering digunakan dalam sistem CDMA2000. Pada Soft Handoff, calon kanal yang akan digunakan telah diduduki terlebih dahulu sebelum proses handoff yang sebenarnya terjadi, dimana Mobile Station memulai komunikasi dengan BTS yang baru tanpa memutuskan hubungan dengan BTS asal (make before break) sehingga menghasilkan kualitas yang baik.
MSC
BSC Daerah soft handoff
BTS
MS
BTS
Gambar 2.9 Soft Handoff Pada CDMA
2.3.4 Mekanisme Power Control Pada Sistem CDMA2000 1x Mekanisme power control dibutuhkan untuk meningkatkan kualitas suara dan kapasitas sistem. Pada sistem seluler berbasis CDMA, power control dibutuhkan untuk mengurangi near/far effect pada arah reverse dan othercell interference pada arah forward. Berdasarkan parameter yang akan diukur, teknik power control dapat diklasifikasikan menjadi tiga metode: Berdasarkan kuat sinyal terima Pada metode ini, hasil pengukuran kuat sinyal terima di base station dibandingkan dengan kuat sinyal terima yang diinginkan. Perintah untuk menurunkan atau menaikkan daya pancar dilakukan berdasarkan hasil perbandingan tersebut. Berdasarkan Signal to Noise Ratio (SNR) Pada metode ini, hasil perhitungan rasio kuat sinyal terima terhadap noise (SNR) dibandingkan dengan rasio kuat sinyal terima terhadap noise (SNR) yang telah ditentukan. Dimana noise tersebut terdiri dari channel noise dan multiuser interference.
Berdasarkan Bit Error Rate (BER) dan Frame Error Rate (FER) Bit Error Rate didefinisikan sebagai rata-rata jumlah bit yang salah jika dibandingkan dengan bit-bit dari persamaan awal. Sedangkan Frame Error Ratio didefinisikan sebagai rata-rata kesalahan frame yang diusahakan tidak lebih dari 1%. Sistem CDMA2000 1x menerapkan power control arah reverse dan power control arah forward.
2.3.4.1 Power Control Arah Forward Untuk arah forward, sistem CDMA2000 1x menggunakan fast closed loop power control melalui forward link dedicated channels. Tujuan utama fast closed loop power control ini adalah untuk memperbaiki performansi mobile station yang berada di pinggir sel dimana sinyal dari base station semakin lemah sedangkan interferensi dari base station lain semakin kuat. Yang berperan aktif dalam metode fast closed loop power control adalah base station dengan mekanisme power control sebagai berikut, base station secara periodik menurunkan daya pancarnya, sementara mobile station mengukur frame error ratio (FER) yang terjadi. Ketika mobile station mendeteksi terjadinya FER sebesar 1%, maka mobile station meminta base station agar tidak lagi menurunkan daya pancarnya.
2.3.4.2 Power Control Arah Reverse Teknik power control yang digunakan pada arah reverse terdiri dari reverse link open-loop power control dan reverse link closed-loop power control. Pada reverse link open-loop power control yang berperan aktif adalah mobile station. Tujuan open-loop power control ini adalah untuk mengestimasi path loss dan loss akibat shadowing yang terjadi antara base station dan mobile station serta mengatur daya pancar permulaan
kanal akses dari mobile station. Mobile station memperkirakan pathloss yang terjadi dengan cara mengukur level daya terima pada mobile station dengan menggunakan sirkit automatic gain control (AGC), yang akan memberikan perkiraan kasar loss propagasi bagi setiap user. Pada reverse link closed-loop power control yang berperan aktif adalah base station. Perangkat demodulator di setiap sel harus mengukur rasio kuat sinyal terima terhadap interferensi (SNR) dan Eb/No setiap mobile station yang berada pada daerah cakupannya. Kemudian hasil pengukuran tersebut dibandingkan dengan nilai SNR dan Eb/No yang telah ditargetkan dan sebuah power adjustment command (perintah pengaturan daya) dikirimkan pada mobile station tersebut. Power adjustment command dari base station ini kemudian dikombinasikan dengan estimasi daya pancar dari mobile station yang diperoleh melalui open loop power control untuk mendapatkan nilai daya pancar mobile station yang seharusnya.
2.4
Teori Trafik Trafik dapat didefinisikan sebagai perpindahan suatu informasi (pulsa, frekuensi,
voice, data) dari suatu tempat ke tempat lain melalui suatu media jaringan komunikasi. Trafik dapat pula diartikan sebagai pemindahan yang diukur dengan waktu (lama dan waktu pemakaian), Lebih spesifik lagi adalah mengambarkan jumlah panggilan yang berusaha ditawarkan kedalam sistem serta panjang waktu rata – rata dari setiap panggilan menduduki saluran. Dengan teori trafik dapat diprediksi jumlah trafik dihubungkan dengan fasilitas yang dibutuhkan untuk memenuhi kondisi yang diinginkan yaitu “Grade Of Service” (GOS). GOS dalam sistem telepon sebanding dengan panggilan yang diblok dalam rangka menduduki fasilitas trafik. berdasarkan tipe perangkat yang dipakai dari
mana kemana dan lainnya. Volume trafik adalah jumlah waktu dari masing - masing pendudukan pada seluruh saluran telekomunikasi. dimana:
V = Volume trafik
v = panggilan ke 1,2,3,...n
tv = lama waktu pendudukan panggilan ke v
Dengan cara lain, volume trafik dapat ditentukan dengan mengalikan jumlah panggilan (n) dengan waktu rata-rata pendudukan (mean holding time) (h).
Intensitas trafik (A) adalah jumlah rata – rata waktu pendudukan per satuan waktu atau volume trafik (V) dibagi dengan periode waktu pengamatan (t).
Dapat dilihat bahwa intensitas trafik tidak memiliki satuan, sebagai penghargaan kepada Agner Kraup Erlang yang pertama mempelajari teori trafik, maka ditetapkan satuan intensitas trafik dalam Erlang. Dimana pengertian 1 Erlang adalah rata - rata pendudukan saluran secara terus menerus selama satu jam. Istilah intensitas trafik biasa disebut dengan besar trafik. Sebagai gambaran, apabila besar trafik (intensitas trafik) adalah 25 Erlang, artinya: sebuah saluran diduduki secara terus-menerus selama 25 jam, atau 25 buah saluran diduduki secara terus-menerus selama 1jam atau 10 buah saluran diduduki secara terus-menerus selama 2,5 jam dan sebagainya. Dalam telekomunikasi dikenal 3 (tiga) jenis trafik, yaitu:
1. Trafik yang ditawarkan ke sistem jaringan (offered traffic)
Offered traffic (Ao) adalah trafik yang dapat diolah seandainya kapasitas sistem (jumlah kanal) tidak terbatas. Offered traffic merupakan angka teoritis, tidak dapat diukur tetapi dapat diestimasi dari nilai carried traffic. Offered traffic menunjukkan beban trafik yang harus dilayani (belum tentu semuanya dapat dilayani) oleh sistem.
2. Trafik yang dimuat dalam sistem (carried traffic)
Carried traffic (Ac) adalah intensitas trafik rata - rata yang dapat diolah (menduduki) sejumlah resources di dalam selang waktu t. Carried traffic dapat didefinisikan juga sebagai waktu pendudukan total (total holding time) dari sejumlah panggilan per satuan waktu. Carried traffic adalah intensitas trafik yang dapat diukur.
3. Trafik yang ditolak oleh sistem (rejected traffic)
Rejected traffic (Ar) merupakan selisih antara offered traffic dengan carried traffic. Rejected traffic dapat dikurangi dengan menaikkan kapasitas sistem. Relasi antara carried traffic (Ac), offered traffic (Ao), dan loss traffic (Ar) adalah sebagai berikut: Ao= Ac + Ar
2.4.1 Formula Erlang Trafik telepon didefinisikan sebagai kumpulan panggilan telepon melalui group dari rangkaian atau trunk dengan pertimbangan durasi dari panggilan.
A = CH / T Dimana : A = Trafik dalam satuan Erlang C = Rata – rata jumlah panggilan yang datang selama waktu t H = Rata – rata waktu menghandle panggilan T = Rata-rata lamanya pendudukan jalur oleh satu pembicaraan. ( Holding time jam ) Trafik 1 Erlang dengan jumlah trunk misalkan 3, dapat diperlihatkan dengan berbagai variasi misalkan hanya 1 trunk yang digunakan selama jam pengukuran. Dapat juga 2 trunk tetapi masing – masing tidak penuh digunakan sehingga jumlah ekivalen akan sama dengan satu trunk yang digunakan. Atau ketiga trunk digunakan selama jam pengukuran dengan jumlah ekivalen sama dengan satu trunk yang digunakan.
Sebagai contoh :
Ada 40 sambungan perjam dilayani lewat suatu saluran.
Masing – masing sambungan dengan rata–rata melakukan hubungan panggilan 3 menit.
Maka jumlah waktu hubungan panggilan adalah : A =
CH / T
=
40/jam X 3/60 jam
=
2 jam/jam.
Volume traffik adalah 2 erlang.
Trafik di Amerika Utara dinyatakan sebagai 100 panggilan per detik (hundred of call second per hour CCS), sehingga dalam satu jam (3600 detik) = 3600 / 100 = 36 CCS dan 1 Erlang = 36 CCS atau 1 Erlang = 1 TU (Traffic Unit) = 36 CCS (Cent Call Seconds) = 36 HCS (Hundred Call Seconds) = 36 UC (Unit Calls) = 30 EBHC (Equated Busy Hour Call)
2.4.2 Grade of Service (GoS) Grade of Service (GoS) adalah probabilitas panggilan ditolak (diblok) selama jam sibuk. Secara sederhana pengertiannya adalah sebagai berikut, untuk GoS sebesar 2% berarti dalam 100 panggilan akan terdapat 2 panggilan yang tidak mendapatkan saluran atau di blok oleh sistem. GOS adalah angka dalam percent yang menyatakan probability sebuah call akan hilang / dibuang. Atau dapat juga dikatakan probability jumlah gagal dalam 100 kali (rata – rata ). Istilah lain dari GOS adalah faktor blocking. Gos = f ( A,n) sebagai berikut :
An/n!
.
GOS = 1 +A+ (A2/ 2!)+….. (An/n!)
2.5
Sistem Tunggu (Antrian)
Sistem Tunggu (Antrian) dapat didefinisikan sebagai Permintaan panggilan yang datang pada saat peralatan sedang sibuk tidak akan dihilangkan melainkan akan menunggu sampai ada peralatan yang bebas, kemudian diduduki. Pada umumnya, sistem merupakan kombinasi antara sistem tunggu dan sistem rugi, yaitu: –
Jumlah yang menunggu terbatas sehingga bila melebihi batas akan dihilangkan
–
Waktu tunggu terbatas, sehingga bila menunggu lebih lama dari suatu waktu tertentu, akan dihilangkan
Diagram sistem tunggu (sistem antrian)
Panggilan meninggalkan sistem
Panggilan datang Server/pelayan Tempat menunggu
Gambar 2.8 Diagram Sistem Tunggu
2.5.1 Notasi Kendall Sistem Antrian tunggu atau sistem kepergian (loss) dapat digambarkan dengan 3, 4 atau 5 simbol-simbol, dipisahkan dengan garis miring, contohnya : M/M/1 M/D/n/k/k -
Simbol pertama berkaitan dengan proses kedatangan
-
Simbol kedua berkaitan dengan proses pelayanan.
Ada yang menggunakan notasi : A/B/C/D/E – Bisa memberikan pengertian yang salah, karena D bisa memasukkan panggilan yang sedang dalam pelayanan – Bila tidak ada keterangan, maka D dan E berarti tak terhingga Masih dapat ditambahkan keterangan : – Kapasitas sistem/jumlah panggilan yang dapat diantrikan/kapasitas buffer/panjang antrian maksimum (tak termasuk yang sedang dalam pelayanan) – Jumlah populasi yang ada di dalam system Lebih baik menggunakan notasi A/B/C ditambah keterangan yang diperlukan sebagai berikut: Notasi D.G. Kendall: A/B/C Keterangan: A: pola kedatangan panggilan B: pola waktu pelayanan C: Jumlah pelayan (peralatan)
2.5.2 Notasi untuk pola kedatangan dan waktu pendudukan – M: Distribusi Poisson (M=Markovian) – D: Distribusi tetap (Deterministik) – G: Distribusi umum (general) Keterangan: Pada simbol pertama dan kedua kita akan menemui simbol-simbol M atau G atau D.
-
Simbol M berasal dari MARKOVIAN, artinya waktu diantara 2 kedatangan terdistribusi secara negatif exponensial, untuk simbol kedua M berarti bahwa waktu pelayanan terdistribusi secara negatif exponensial.
-
Simbol G berasal dari istilah GENERAL, untuk menggambarkan bahwa distribusi antara waktu kedatangan dan juga lamanya pelayanan tidak diketahui secara pasti.
-
Simbol D berasal dari istilah DETEREMINISTIK, untuk menggambarkan bahwa waktu antar kedatangan dan lama pelayanan adalah konstan.
-
Simbol ketiga berkaitan dengan jumlah pelayan atau loket yang ada, jadi M/M/1 berarti single server queque, proses kedatangan adalah proses poisson dan lamanya pelayanan terdistribusi secara negatif exponensial.
Jika ada simbol yang keempat, maka dia menunjukkan jumlah tempat yang ada dalam sistem dan simbol kelima menunjukkan jumlah total Pelanggan, jika simbol keempat dan kelima tidak disertakan maka parameter ini dianggap tak terhingga jika jumlah loket lebih sedikit ketimbang jumlah Pelanggan maka sistem ini adalah sistem kehilangan (loss system) Pada contoh sebelumnya ada M/D/n/k/k antrian tunggu, M/D/n/k/k berarti: -
waktu antar kedatangan terdistribusi secara negative exponensial
-
lama pelaksanaannya konstan
-
untuk setiap Pelanggan ada satu tempat (loket)
-
jumlah pelayan adalah n
2.5.3 Variable Random dalam sistem tunggu Ketika menganalisa sebuah sistem antrian tunggu kita tertarik kepada “ Berapa jumlah Pelanggan yang ada” dan “ Berapa lama mereka akan disitu”. Hal ini berhubungan tidak hanya pada antrian tunggu atau pada hanya loket, tetapi juga pada keseluruhan sistem. Hal ini menghasilkan 6 variable random berikut : Nq
jumlah Pelanggan dalam sistem
Nw
jumlah Pelanggan yang menunggu
Ns
jumlah Pelanggan yang sedang dilayani
Tq
waktu berdiamnya suatu Pelanggan dalam sistem
Tw
waktu tunggu dari suatu Pelanggan
Ts
lamanya pelayanan untuk suatu Pelanggan
Kita menulis Nq bukan Nq(t), karena yang dihitung disini adalah pada keadaan balans distribusi. Hubungan antara parameter-parameter diatas adalah sbb:
Nq = Nw + Ns
Tq = Tw + Ts
2.5.4 Rumus J.D. Little Rumus ini menyatakan hubungan antara jumlah rata-rata Pelanggan dalam sistem dan rata-rata waktu berdiam dari sebuah Pelanggan dalam sistem
L= aW Keterangan: L = harga rata-rata jumlah pelanggan di dalam sistem a
= laju rata-rata kedatangan pelanggan ke dalam sistem
W = waktu rata-rata lamanya pelanggan di dalam sistem
2.6
Rumus Tunggu Erlang (Erlang’s Delay Formula)
2.6.1 M/M/1 (Sistim Tunggu) Pada sistim tunggu M/M/1 pelanggan-pelanggan datang, dan hanya ada 1 loket pelayanan, mengikuti proses poisson dengan intensitas λ. Hal ini berarti bahwa peluang kedatangan dalam t sama dengan λ*t dan waktu antara 2 kedatangan terdistribusi secara negatif exponensial dengan rata–rata 1/λ. Dan lama pelayanan juga terdistribusi secara negatif exponensial dengan rata-rata 1/µ. Selama pelanggan dalam sistim >0 maka dalam t akan ada pelanggan yang meninggalkan sistem sebanyak µ*t. Rata-rata lamanya pelayanan dari satu pelanggan adalah inversi dari kapasitas procesing dari loket yaitu:
1
E {Ts} = µ
Sedangkan derajat kesibukan (keterisian) ρ dari sebuah sistem tunggu adalah perbandingan antara intensitas kedatangan λ dan intensitas pemrosesan µ. λ ρ= µ
Untuk sistim M/M/1 derajat katerisian dari loket sama dengan perkalian dari jumlah pelanggan yang datang perdetik dengan jumlah detik perpelanggan.
2.6.2 Sistem M/M/n Model
Markov
untuk M/M/n sistim sangat mirip dengan sistim M/M/1,
perbedaannya hanya pada jumlah loket tadinya 1 sekarang berjumlah n, jadi jika ada pelanggan sebanyak k maka peluang untuk selesai dilayani dalam waktu t adalah sama dengan kµt untuk 0 < k ≤ n atau sama dengan nµt (untuk k > µ), µ adalah intensitas pelayanan dari satu loket. Diagram keadaan dari M/M/n sistim adalah sbb:
Diagram keadaan dari jumlah pelanggan dalam sistim antrian tunggu M/M/n.
