BAB II LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI 2.1

Arsitektur Global System for Mobile Communications (GSM) GSM adalah sebuah teknologi komunikasi selular yang bersifat digital.

Teknologi GSM banyak diterapkan pada komunikasi bergerak, khususnya telepon genggam. Teknologi ini memanfaatkan gelombang mikro dan pengiriman sinyal yang dibagi berdasarkan waktu, sehingga sinyal informasi yang dikirim akan sampai pada tujuan. GSM dijadikan standar global untuk komunikasi selular sekaligus sebagai teknologi selular yang paling banyak digunakan orang-orang di seluruh dunia. GSM adalah nama dari sebuah group standarisasi yang dibentuk di Eropa tahun 1982 untuk menciptakan sebuah standar bersama telepon bergerak selular di Eropa yang beroperasi pada daerah frekuensi 900 MHz. GSM dikenal sebagai teknologi 2G. Arsitektur jaringan pada GSM dapat dilihat pada Gambar 2.1 dimana komponen-komponen yang mendukung jaringan GSM pada umumnya antara lain: 1. Mobile Station (MS) 2. Base Station System (BSS) 3. Network Switching System (NSS) 4. Operation and Support System (OSS)

6

7

Setiap komponen memiliki fungsi tersendiri dan saling berhubungan dengan komponen yang lainnya dan setiap komponen dihubungkan dengan interface yang berbeda-beda. Mobile Station ke Base Transceiver Station (BTS) dihubungkan dengan um interface, sedangkan interface yang menghubungkan antara BTS dan Base Station Controller (BSC) adalah Abis interface, sedangkan BSC ke Mobile Switching Center (MSC) dihubungkan dengan A interface. Komponen-komponen GSM tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.1 berikut ini.

Architecture of a GSM Network

MSC : Mobile Switching Centre

VLR

Abis

BTS

BTS : Base Transceiver Station

BSC BSC : Base Station Controller

BSS : Base Station System

HLR MGw : Media Gateway

EIR

MSC Server AuC

SGSN

GGSN

GPRS Core SMS-GMSC

Gambar 2.1 Arsitektur Jaringan GSM [1]

Pada Gambar 2.1 terlihat bahwa bagian paling rendah dari sistem GSM adalah MS, bagian ini berada pada tingkat pelanggan dan portable. Sebuah MS akan terhubung dengan adanya SIM Card didalamnya. Pada setiap cell terdapat BTS yang berfungsi sebagai stasiun penghubung yang berhubungan langsung dengan MS. BTS tersebut dikontrol oleh BSC yang berfungsi untuk mengatur beberapa BTS. BSC kemudian dihubungkan ke sebuah MSC. MSC merupakan

8

pusat penyambung yang mengatur jalur hubungan antar BSC maupun jenis layanan komunikasi lainnya seperti Public Switching Telephone Network (PSTN), Inteligent Network (IN), VAS, Ring Back Tone (RBT server) dan dalam sebuah MSC masih terdiri beberapa bagian yaitu Home Location Register (HLR), Visitor Location Register (VLR), Equipment Identity Register (EIR) dan Authentication (AuC) yang memiliki fungsinya masing-masing.

2.1.1 Mobile Station (MS) MS merupakan terminal yang dipakai oleh pelanggan untuk melakukan proses komunikasi. Fungsi utama MS sebagai transmit dan receive data dan suara pada air interface dalam sistem GSM. MS menunjukkan fungsi pengolahan sinyal yaitu digitizing, encoding, error protecting, encrypting dan modulasi pada pentransmisian sinyal dan menerima sinyal dari BTS. MS terdiri dari Mobile Equipment (ME) dan Subscriber Indentity Module (SIM) dan dapat dilihat pada Gambar 2.2 komponen yang terdapat pada MS.

Gambar 2.2 Komponen dari MS [1] a) Mobile Equipment (ME) ME atau handset adalah perangkat GSM yang berada di sisi pelanggan yang berfungsi sebagai transceiver (pengirim dan penerima sinyal) untuk berkomunikasi dengan perangkat GSM lainnya. Secara internasional,

9

ME diidentifikasikan dengan International Mobile Equipment Identity (IMEI) dan data IMEI ini disimpan oleh EIR untuk keperluan authentication, apakah ME yang bersangkutan diijinkan untuk melakukan hubungan atau tidak. b) Subscriber Identity Module (SIM) SIM adalah sebuah smart card yang berisi seluruh informasi pelanggan dan beberapa informasi layanan yang dimilikinya. ME tidak dapat digunakan tanpa adanya SIM card di dalamnya. Secara umum informasi atau data yang disimpan di dalam SIM adalah sebagai berikut :  International Mobile Subscriber Identity (IMSI) adalah penomoran pelanggan yang akan selalu unik di seluruh dunia.  Mobile Subscriber ISDN (MSISDN) adalah nomor yang merupakan nomor panggil pelanggan.

2.1.2

Base Station System (BSS) BSS atau yang biasa dikenal sebagai radio subsistem adalah penyedia dan

pengatur transmisi radio dari sistem selular. Fungsi utama dari BSS adalah menghubungkan antara MS dan NSS. Interface antara MS dengan subsystem lain dari GSM juga diatur melalui BSS. Komponen dari BSS terdiri dari 3 (tiga) bagian utama, yaitu : a) Base Station Controller (BSC) b) Base Transceiver Station (BTS) c) Transcoder and Adapter Unit (TRAU)

10

a) Base Station Controller (BSC) BSC berfungsi mengatur semua fungsi hubungan radio dari jaringan GSM. BSC adalah switch berkapasitas besar yang menyediakan fungsi, seperti handover, penyedia channel radio dan kumpulan dari konfigurasi data beberapa cell. Beberapa BSC dapat dikontrol oleh setiap MSC. Fungsi utama dari BSC antara lain : 1. Radio Network Management 2. Radio Base Station Management 3. TRC Handling 4. Transmission Network Mangement 5. Internal BSC Operation and Maintenance

b) Base Transceiver Station (BTS) BTS berfungsi untuk mengkoneksikan MS dengan BSC. Sebuah BTS terdiri dari pemancar dan penerima radio serta antena. BTS adalah perangkat GSM yang berhubungan langsung dengan MS. BTS berhubungan dengan MS melalui air interface atau disebut juga dengan Um interface. BTS berfungsi sebagai pengirim dan penerima (transceiver) sinyal komunikasi dari/ke MS yang menyediakan radio interface antara MS dan jaringan GSM. Karena fungsinya sebagai transceiver, maka bentuk fisik sebuah BTS adalah tower dengan dilengkapi antena sebagai transceiver. Sebuah BTS dapat mencakup area sejauh 35 km. Area cakupan BTS ini disebut juga dengan cell. Sebuah cell dapat dibentuk oleh sebuah BTS atau lebih, tergantung dari bentuk cell yang diinginkan.

11

Fungsi dasar BTS adalah sebagai Radio Resource Management, yaitu melakukan fungsi-fungsi yang terkait dengan : 1. Menentukan channel ke MS pada saat MS akan melakukan pembangunan hubungan. 2. Menerima dan mengirimkan sinyal dari dan ke MS, juga mengirimkan atau menerima sinyal dengan frekuensi yang berbeda-beda dengan hanya menggunakan satu antena yang sama. 3. Mengontrol power yang ditransmisikan ke MS. 4. Mengontrol proses handover. 5. Frekuensi Hopping.

c) Transcoder and Adapter Unit (TRAU) TRAU merupakan bagian dari BSS. TRAU terletak antara BSC dan MSC dimana untuk berkomunikasi menggunakan A interface. TRAU berfungsi untuk melakukan transcoding sinyal suara dan data rate adaptation (mengadaptasi kecepatan data yang diakses).

2.1.3

Network Switching System (NSS) NSS berfungsi sebagai pengendalian dan control switch pada BSS,

mengoneksikan antar user atau pengguna dalam sebuah jaringan ataupun menuju jaringan lainnya. NSS terdiri dari beberapa komponen yaitu MSC (Mobile Switching Center), HLR (Home Location Register), VLR (Visitor Location Register ) , AuC (Authentication Center), dan EIR (Equipment Identity Register).

12

a) Mobile Switching Center (MSC) MSC merupakan inti dari network subsystem, yang berperan untuk interkoneksi hubungan antar BSS, antar MSC atau dengan jaringan telepon kabel PSTN, ataupun dengan jaringan data. Pada umumnya, MSC memiliki fungsi-fungsi sebagai berikut :  Switching dan Call Routing : Sebuah MSC mengontrol proses pembangunan hubungan (call setup), mengontrol hubungan yang telah terbangun dan me-release call apabila hubungan telah selesai. Dalam hal ini, MSC akan berkomunikasi dengan banyak network element lain seperti BSS, VAS dan IN. MSC juga melakukan fungsi routing call ke PLMN lain (operator seluler lain ataupun jaringan PSTN).  Charging:

Untuk

pelanggan

prepaid,

MSC

akan

selalu

berkomunikasi dengan IN yang melakukan fungsi online charging. Selain itu, MSC juga akan mencatat semua informasi tentang sebuah call (panggilan) dalam bentuk Call Data Record (CDR).  Berkomunikasi dengan network element lainnya (HLR, VLR, IN, network

element

VAS

dan

MSC

lainnya):

MSC

akan

berkomunikasi dengan HLR dan VLR terutama dalam proses pembangunan hubungan (call setup), call routing (di HLR disimpan lokasi terakhir MS tujuan dan merouting call tersebut ke MS yang sedang mencakup MS tujuan, HLR akan

meminta

informasi routing ke MSC yang sedang mencakup MS pemanggil) dan call release. MSC akan berhubungan dengan network element

13

VAS seperti SMSC, MMSC, RBT Server, dalam rangka proses delivery content service VAS tersebut ke MS tujuan. MSC akan berhubungan dengan MSC lain dalam hal proses call setup (termasuk call routing) dan juga mengontrol proses handover antar cell yang terletak pada 2 MSC yang berbeda.  Mengontrol BSC yang terhubung dengannya: Sebuah MSC dapat terhubung dengan 1 BSC atau lebih. MSC akan mengontrol dan berkomunikasi dengan BSC dalam hal call setup, location update, handover inter MSC (handover antara 2 cell yang terdapat pada 2 BSC yang berbeda tapi masih dalam 1 MSC yang sama).

b) Home Location Register (HLR) HLR adalah network element yang berfungsi sebagai sebuah database untuk menyimpan semua data dan informasi mengenai pelanggan yang tersimpan secara permanen, dalam arti tidak tergantung pada posisi pelanggan. HLR bertindak sebagai pusat informasi yang setiap waktu akan diperlukan

oleh

VLR

untuk

merealisasi

terjadinya

komunikasi

pembicaraan. VLR selalu berhubungan dengan HLR dan memberikan informasi posisi terakhir dimana pelanggan berada. Informasi lokasi ini akan di update apabila berpindah dan memasuki coverage area suatu MSC yang baru. Informasi-informasi yang disimpan di HLR adalah :  Identitas pelanggan (IMSI, MSISDN).  Suplementary service pelanggan.  Informasi lokasi terakhir pelanggan.

14

c) Visitor Location Register (VLR) VLR berfungsi untuk menyimpan data dan informasi pelanggan. VLR bertindak sebagai database pelanggan yang bersifat dinamis karena selalu berubah setiap waktu, menyesuaikan dengan pelanggan yang memasuki atau berpindah naungan MSC. VLR akan berinteraksi dengan HLR ketika merekam data dari MS. Ketika MS berpindah ke cakupan area jaringan lain, database di dalam VLR juga akan diganti dengan VLR di cakupan area jaringan yang baru. Adanya informasi mengenai pelanggan dalam VLR memungkinkan MSC untuk melakukan hubungan incoming (panggilan masuk) maupun outgoing (panggilan keluar).

d) Authentication Center (AuC) AuC berfungsi menyimpan informasi yang diperlukan untuk memeriksa keabsahan pelanggan, sehingga usaha untuk mencoba mengadakan hubungan pembicaraan bagi pelanggan yang tidak sah dapat dihindarkan. Disamping itu, AuC berfungsi untuk menghindarkan adanya pihak ketiga yang secara tidak sah mencoba untuk menyadap pembicaraan. Tugas dan fungsi AuC adalah sebagai berikut : 1. Melaksanakan pemerikasaan IMSI. 2. Memberikan perlindungan data seorang pelanggan terhadap akses yang tidak sah. 3. melakukan perhitungan parameter authentikasi dan chiphering key untuk pelanggan yang melakukan kunci rahasia, berdasarkan permintaan VLR melalui HLR.

15

4. menyimpan kunci authentication rahasia untuk pelanggan dalam database.

e) Equipment Identity Register (EIR) EIR merupakan elemen jaringan yang mencegah penggunaan alat yang tidak berhak digunakan (barang curian atau hilang). Tiap peralatan GSM memiliki nomor identitas yang disebut International Mobile Equipment Identity (IMEI) yang terletak dalam hardware. Setelah melakukan permintaan, peralatan mengirim IMEI ke jaringan yang akan mengecek nomor tersebut. Jika nomor IMEI tidak ditemukan maka akses tidak diijinkan. Terdapat tiga kelas MS yang terdapat didalam database yaitu : White List (peralatan diijinkan mengadakan hubungan pembicaraan kemanapun), Gray List (peralatan dibatasi dan hanya diijinkan mengadakan hubungan pembicaraan ketujuan yang terbatas), Black List (peralatan tidak diijinkan mengadakan komunikasi).

2.1.4

Operation and Support System (OSS) OSS berfungsi melakukan monitoring untuk kerja jaringan dan melakukan

konfigurasi remote dan pengaturan aktifitas kesalahan seperti alarm dan monitoring. Sistem ini menyediakan fungsi-fungsi tertentu untuk operasi dan maintenance diantaranya : a) O & M Processor (OMP) untuk BSS dan NSS Merupakan pusat pengoperasian. OMP ini dihubungkan dengan beberapa OMT yang berfungsi secara remote (jarak jauh).

16

b) O & M Terminal (OMT) Merupakan terminal operasi yang dihubungkan secara langsung pada jaringan misalnya pada MSC, BSC, dan lain-lain. Terminal ini digunakan untuk mengawasi jaringan. c) Operation and Maintenance Center Radio (OMC-R) Merupakan pusat operasi dari satu atau beberapa BSS. Adapun fungsi dari OMC-R adalah mengawasi komponen BSS, memonitor kinerja, memonitor keberadaan dan penggunaan BSS. d) Operation and Maintenance Center Switching (OMC-S) Merupakan pusat operasi dan maintenance komponen NSS yang terhubung dengan seluruh komponen NSS. OMC-S memungkinkan operator untuk mengecek dan mengontrol operasi jaringan.

2.2

Antena Antena berasal dari bahasa latin “antenna” yang berarti tiang kapal layar.

Dalam pengertian sederhana kata latin ini berarti juga “penyentuh atau peraba”, sehingga kalau dihubungkan dengan teknik komunikasi berarti bahwa antena mempunyai tugas menyelusuri jejak gelombang elektromagnetik, hal ini jika antena berfungsi sebagai penerima, sedangkan jika sebagai pemancar maka tugas antena tersebut adalah menghasilkan sinyal gelombang elektromagnetik. Antena adalah suatu perangkat atau piranti yang digunakan untuk merambatkan dan menerima gelombang radio atau elektromagnetik. Pemancaran merupakan satu proses perpindahan gelombang radio atau elektromagnetik dari ruang bebas melalui antena pemancar. Sedangkan penerimaan adalah satu proses

17

penerimaan gelombang radio atau elektromagnetik dari ruang bebas melalui antena penerima. Gambar 2.3 menunjukkan fungsi antena sebagai pengirim dan penerima.

Gambar 2.3 Antena sebagai pengirim dan penerima [2]

Antena

berfungsi

untuk

mengubah

sinyal

listrik

menjadi

sinyal

elektromagnetik, lalu meradiasikannya (pelepasan energi elektromagnetik ke udara atau ruang bebas) dan sebaliknya antena juga dapat berfungsi untuk menerima sinyal elektromagnetik (penerima energi elektromagnetik dari ruang bebas) dan mengubahnya menjadi sinyal listrik. Semua antena secara umum baik bentuk dan ukurannya mempunyai empat karakteristik dasar yaitu polarisasi, gain, directivity dan pola radiasi. Secara umum antena dibedakan menjadi antena omnidirectional dan antena directional. Antena omnidirectional adalah antena yang memancarkan daya ke segala arah, dan bentuk pola radiasinya diperlihatkan seperti bentuk donat (doughnut) dengan pusat berimpit. Antena ini ada dalam kenyataan, dan dalam pengukuran sering digunakan sebagai pembanding terhadap antena yang lebih kompleks. Antena omnidirectional mempunyai sifat umum radiasi atau pancaran sinyal 360-derajat yang tegak lurus ke atas, sedangkan antena Omnidirectional secara normal mempunyai gain sekitar 3 - 12 dBi. Sedangkan antena Directional adalah antena yang memancarkan dayanya ke satu daerah tertentu. Antena jenis ini merupakan jenis antena dengan narrow beamwidth, yaitu punya sudut

18

pemancaran yang kecil dengan daya lebih terarah, jaraknya jauh dan tidak bisa menjangkau area yang luas.

2.2.1

Pola Radiasi Antena Pola radiasi (radiation pettern) suatu antena adalah pernyataan grafis yang

memperlihatkan sifat radiasi suatu antena pada medan jauh sebagai fungsi arah. Pola radiasi dapat disebut sebagai pola medan (field pattern) apabila yang diperlihat adalah kuat medan dan disebut pola daya (power pattern). Gambar 2.4 memperlihatkan dimensi pola radiasi.

Gambar 2.4 Dimensi Pola Radiasi [3]

Pada Gambar 2.4 terlihat dua dimensi pola radiasi antena dengan visualisasi 2 dimensi dan 3 dimensi. Pola radiasi 3 dimensi terlihat arah pola radiasi antena yang mengarah ke segala arah. Pola radiasi biasanya diperlihatkan dalam koordinat bola, polar maupun rectangular. Pada Gambar 2.5 terlihat bagian-bagian dari pola radiasi antena yang membentuk pola-pola tertentu yang disebut dengan lobe.

19

Gambar 2.5 Pola radiasi dari antena [3]

Ada beberapa bagian pada Gambar 2.5 yang merupakan bagian penting dari pola radiasi antena, yaitu :  Main/major Lobe, adalah berkas radiasi dimana terdapat kekuatan pancaran radiasi dari antena yang terbesar  Minor Lobe, adalah berkas radiasi selain major lobe. Minor lobe dikelompokan menjadi 2 bagian sesuai dengan posisinya, yaitu : 

Side Lobe : Merupakan berkas radiasi yang arah pancarannya mengarah ke samping.



Back Lobe : Merupakan berkas radiasi yang arah pancarannya mengarah ke belakang.

 HPBW (Half Power Beamwidth), adalah merupakan sudut yang dibentuk oleh titik yang bernilai setengah dari daya pancar maksimum pada major lobe.

20

2.2.2

Polarisasi Antena Polarisasi

adalah

sifat

dari

gelombang

elektromagnetik

yang

menggambarkan magnitudo relatif dari vektor medan listrik sebagai fungsi waktu pada titik tertentu di ruang. Polarisasi antena adalah polarisasi dari gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh antena tersebut. Gambar 2.6 menunjukkan polarisasi antena.

Gambar 2.6 Polarisasi Antena [3]

Energi yang berasal dari antena yang dipancarkan dalam bentuk sphere disebut dengan wave front. Pada umumnya semua titik pada gelombang depan sama dengan jarak antara antena. Selanjutnya dari antena tersebut, gelombang akan membentuk kurva yang kecil atau mendekati dengan mempertimbangkan jarak, right angle ke arah dimana gelombang tersebut dipancarkan. Ada beberapa jenis polarisasi antena yang dapat terjadi pada gelombang elektromagnetik, yaitu Polarisasi Horisontal, Polarisasi Vertikal, Polarisasi Circular dan Polarisasi Cross. Bentuk dari polarisasi tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.7 dimana suatu polarisasi disebut polarisai horisontal jika medan listriknya arahnya horisontal terhadap permukaan bumi, dan disebut polarisasi vertikal jika medan listriknya dari gelombang yang dipancarkan antena berarah vertikal terhadap permukaan bumi. Selanjutnya jika perputaran ujung vektor medan yang dipancarkan itu membentuk lingkaran maka

21

dinamakna polarisasi lingkaran dan jika perputaran ujung vektor medan tersebut membentuk elips, maka dinamakan polarisasi elips.

Gambar 2.7 Jenis-jenis Polarisasi Antena [3]

2.2.3

Gain Antena Gain antena adalah karakter antena yang terkait dengan kemampuan antena

mengarahkan radiasi sinyalnya, atau penerimaan sinyal dari arah tertentu. Gain pada antena berarti perbandingan daya sudut tertentu yang diukur dari sebuah antena atau perbandingan daya yang diterima pada antena yang digunakan. Gain-gain tersebutlah yang akan membentuk beamwidth (pola pancar). Gain bukanlah kuantitas yang dapat diukur dalam satuan fisis, pada umumnya seperti watt, ohm atau lainnya, melainkan suatu bentuk perbandingan. Oleh karena itu, satuan yang digunakan untuk gain adalah decibel (dB). Gain dapat dihitung dengan membandingkan kerapatan daya maksimum antena yang diukur dengan antena referensi yang diketahui gain-nya. Pada persamaan 2-1 dapat dilihat rumus dari gain antena. Gt dB = Pt dBm − Ps dBm + Gs (𝑑𝐵) …………………….. (2-1) Dimana : Gt

= Gain total antena.

22

Pt

= Nilai level signal maksimum yang diterima antena terukur (dBm).

Ps

= Nilai level signal maksimum yang diterima antena referensi (dBm).

Gs

= Gain antena referensi

Decibel (dB) merupakan satuan gain antena. Decibel ditetapkan dengan dua cara, yaitu dengan mengacu pada pengukuran daya dan mengacu pada tegangan. Persamaan tersebut dapat dilihat pada persamaan 2-2 dan 2-3 dibawah ini. a) Decibel ketika mengacu pada pengukuran Daya XdB = 10 log10

Pt Ps

…………………….......

(2-2)

b) Decibel ketika mengacu pada pengukuran Tegangan XdB = 20 log10

2.2.4

Pt Ps

…………..………..…… (2-3)

Jenis Antena Untuk Base Station Berdasarkan jenis antena yang digunakan, sel dapat dibagi menjadi dua

yaitu sel omnidirectional dan sel sektoral. Antena omnidirectional hanya mampu melayani dengan luasan yang sempit. Antena Sektoral atau di sebut dengan Antena Patch Panel pada dasarnya tidak berbeda jauh dengan antena omnidirectional. Biasanya digunakan untuk Access Point bagi sambungan Point-to-Multi-Point. Umumnya antena sektoral mempunyai polarisasi vertikal, beberapa diantaranya juga mempunyai polarisasi horisontal. Antena sektoral merupakan tipe phased array yang membagi area cakupan lingkaran menjadi beberapa sektor untuk membantu alokasi kanal dan penggunaan

23

ulangnya. Satu antena sektoral memiliki beam kurang lebih 1200 (120 derajat), yang membagi satu area lingkaran menjadi tiga area dan dapat dilihat pada Gambar 2.8 dimana antena sektoral membagi tiga area.

Gambar 2.8 Antena Sektoral membagi tiga area [1]

Pada Gambar 2.8, dengan menggunakan antena sektoral maka akan lebih mengefisiensikan instalasi daripada menggunakan antena omnidirectional, karena omnidriectional hanya mampu melayani area dengan luas yang sempit. Sedangkan pada antena sektoral terdapat tiga arah pancaran, yang melingkupi area sebesar 1200 dapat dilihat pada Gambar 2.9 dibawah ini.

(a) omnidirectional

(b) sektoral

Gambar 2.9 Perbedaan omnidirectional dengan Sektoral [1]

Antena sektoral biasanya di letakan di atas tower yang tinggi, oleh karena itu biasanya di tilting sedikit agar memberikan layanan ke daerah di bawahnya. Pada Gambar 2.10 memperlihatkan antena sektoral. Antena sektoral sama halnya

24

dengan antena omnidirectional mempunyai polarisasi vertikal dan dirancang untuk digunakan pada BTS.

Gambar 2.10 Antena Sektoral [4] Antena Omnidirectional dapat memberikan layanan dalam jangkauan 3600 (360 derajat), sedangkan antena sektoral memberikan layanan pada sektor atau wilayah yang terbatas. Antena sektoral mempunyai gain yang lebih besar daripada antena omnidirectional, dengan gain antara 10 – 19 dBi.

2.3

Path loss Gelombang radio merambat melalui perantara udara. Gelombang radio ini

tiba di penerima dari arah yang berbeda-beda dengan waktu tunda yang berbeda pula. Didalam perambatannya dari pemancar sampai pada ke penerima gelombang tersebut mengalami peredaman (Path Loss). Path Loss merupakan selisih daya yang ditransmisikan dengan daya yang diterima (dalam dB). Path loss menunjukkan level sinyal yang melemah (mengalami peredaman) yang disebabkan oleh propagasi free space seperti refleksi, difraksi dan scattering. Path loss atau redaman propagasi, besarnya redaman oleh kondisi alam seperti tidak

25

adanya halangan antara pemancar dengan penerima. Redaman sangat dipengaruhi oleh beberapa akibat, yaitu : 1. Jarak antara antena pemancar dengan antena penerima dan frekuensi yang digunakan . 2. Adanya pemantulan dari beberapa objek dan pergerakan MS menyebabkan kuat sinyal yang diterima oleh MS bervariasi dan sinyal yang diterima tersebut mengalami Path Loss. 3. Tinggi antena. 4. Line Of sight antara antena pemancar dan antena penerima.

Mencari nilai Path Loss dapat menggunakan persamaan Free Space Loss (FSL), dimana dibagi menjadi 3 (tiga) persamaan, yaitu : 1) Bila jarak [D] dalam satuan Miles dan Frekuensi [F] dalam satuan MHz. FSL dB = 20 log10 𝑓 MHz + 20 log10 D miles ……...…. .. (2-4) 2) Bila jarak [D] dalam satuan km dan Frekuensi [F] dalam satuan MHz. FSL dB = 20 log10 𝑓 MHz + 20 log10 D km ……...…. .. ...(2-5) 3) Bila jarak [D] dalam satuan km dan Frekuensi [F] dalam satuan GHz. FSL dB = 20 log10 𝑓 GHz + 20 log10 D km Dimana : FSL

= Free Space Loss (dB)

f

= Frekuensi

D

= Jarak

……...…. …. (2-6)

26

Besarnya path loss pada suatu daerah tergantung kepada kondisi daerah tersebut, yang digolongkan ke dalam tiga kategori, yaitu : 1. Urban Area, terbagi menjadi dua yaitu : 

High Density Area, adalah daerah yang sebagian besar terdiri dari gedung pencakar langit.



Medium Density Area, adalah daerah yang sebagian terdiri dari gedung pencakar langit.

2. Sub Urban Area, adalah daerah dimana terdapat tidak terlalu banyak gedung dengan ketinggian lebih dari dua lantai. 3. Rural Area, adalah daerah dinama terdapat pemukiman, tanah pertanian dan daerah-daerah terbuka

2.4

Model Propagasi Pada sistem komunikasi bergerak ada 3 mekanisme dasar propagasi yang

mempengaruhi propagasi sinyal yaitu : 

Refleksi (reflection), terjadi ketika propagasi gelombang elektromagnetik menimpa suatu objek yang memiliki dimensi yang sangat besar dibandingkan dengan propagasi gelombang. Refleksi ini terjadi pada permukaaan bumi, gedung-gedung dan tembok.



Difraksi (diffraction), terjadi ketika saluran radio antara pemancar dan penerima melewati permukaan yang tidak teratur yang dapat menyebabkan pancaran line of sight pemancar dan penerima mengalami pembengkokan.



Penyebaran (scattering), terjadi dapat dikarenakan ada objek-objek penghalang kecil yang dilewati oleh sinyal seperti daun-daun dan lain-lain.

27

2.4.1

Model Okumura – Hatta Model ini sering digunakan untuk memprediksi sinyal pada area urban,

sub urban dan rural area. Model ini dapat diaplikasikan pada frekuensi 150 MHz – 1900 MHz ( dapat diperpanjang hingga 3000 MHz ) dan untuk jarak cakupan dari 1 km hingga 100 km serta dapat digunakan untuk BTS dengan ketinggian antena dari 30 meter hingga 1000 meter. Sehingga dapat digunakan di Indonesia karena operator - operator GSM menggunakan frekuensi 900 MHz – 1800 MHz. Okumura mengembangkan sebuah kurva yang memberikan nilai median attenuasi relative free space (Amu), dengan ketinggian BTS efektif (hte) 200 meter dan tinggi antena penerima (hre) 3 meter. Dari hasil percobaan Okumura, Hata memperoleh rumus redaman propagasi pada daerah urban datar adalah : Lp (dB) = C1 + C2 log fc – 13,82 log hB– a (hM + (44,9 – 6,55 log hB) log R …...……………………………………………………………………………(2-7) Dimana : Lp (dB)

= total redaman sinyal pada daerah urban (dB)

C1

= 69.55 untuk 400 f 1500 (MHZ) = 46.30 untuk 1500 ≤ f ≤ 2000 (MHZ)

C2

= 26.16 untuk 400 f 1500 (MHZ) = 33.90 untuk 1500 ≤ f ≤ 2000 (MHZ)

fc

= frekuensi ((450 -1000MHz))

hB

= tinggi antena BTS (meter)

hM

= tinggi antena mobile (meter)

R

= jarak antara hB dan hM

a (hM)

= faktor koreksi untuk tinggi antena Mobile

28

Untuk area rural dan sub urban faktor koreksi antena mobile diberikan dengan persamaan 2-8 : a(hM) = (1,1 log fc – 0,7) hM – (1,56 log fc – 0,8) dB ...….…..…(2-8) Untuk kota besar faktor koreksi antena mobile diberikan dengan persamaan dengan persamaan 2-9 dan 2-10 : a (hM) = 8,29 (log 1,54 hM)2 – 1,1 dB untuk fc ≤ 300 MHz…...(2-9) a hM = 3,2 log 11,75 hM 2 – 4,97 dB untuk fc ≥ 300 MHz...(2-10) Sehingga untuk menentukan path loss pada daerah suburban, formula Hatta memberikan persamaan 2-11 : fc 2

Lp dB = Lp urban − 2 log 28

− 5.4…………..……………….(2-11)

Untuk menentukan path loss pada daerah open rural, formula Hata memberikan persamaan 2-12: Lp dB = Lp urban – 4.78 log fc 2 + 18.33 log fc – 40.98…(2-12)

2.5

Perhitungan Link Budget Link Budget merupakan perhitungan dari kekuatan (gain) dan redaman

(loss) dari pemancar (transmitter) ke penerima (receiver) dengan memasukkan parameter-parameter tertentu guna mencapai SNR (Signal-to-Noise-Ratio).

2.5.1

Perhitungan EIRP (Effective Isotropic Radiated Power) Effective Isotropic Radiated Power (EIRP) atau Equivalent Isotropic

Radiated Power adalah nilai daya yang dipancarkan antena directional untuk menghasilkan puncak daya yang diamati pada arah radiasi maksimum penguatan antena.Rumus EIRP secara umum dapat dituliskan:

29

EIRPBTS = (PoutBTS – LNKonBTS − LIsoKomFilBTS + GAmpBTS + GABTS ) ……………………………………………………………………………..(2-13) dimana : EIRPBTS

= Effective Isotropic Radiated Power BTS (dBm)

LNKonBTS

= Rugi-rugi kabel dan connector (dB)

LIsoKomFilBTS

= Rugi-rugi isolator + combiner + filter (dB)

GAmpBTS

= Power amplifier BTS (dB)

GABTS

= Gain Antena (dBi)

2.5.2

Perhitungan RSCP (Received Signal Code Power) Dalam perhitungan link budget, setelah menghitung EIRP dapat juga

diketahui nilai dari kuat sinyal (Rx level) yang diterima oleh MS sesuai dengan persamaan 2-14. RSCP (dBm) = EIRPBTS – Lp (dB) + GAMS – Ploss….…………(2-14) dimana: RSCP

= Received Signal Code Power (dBm)

EIRPBTS

= Effective Isotropic Radiated Power BTS (dBm)

Lp (dB)

= Total redaman sinyal pada daerah urban (dB)

GAMS

= Gain antena MS (dB)

Ploss

= Penetration loss (dB)

30

2.5.3 Perhitungan Power Transmit BTS Power transmit BTS merupakan hasil perhitungan selisih received signal code power dengan gain antena dan ditambah besarnya loss pada sisi transmitter dan fading margin, dituliskan dengan persamaan 2-15. PoutBTS = RSCP − GAMS + GABTS + Lp Db + LNKonBTS + LIsoKomFilBTS + FM……………………………………....…(2-15) dimana: PoutBTS

= Power Transmit BTS (dBm)

RSCP

= Received Signal Code Power (dBm)

GAMS

= Gain antena MS (dB)

GABTS

= Gain antena BTS (dBi)

Lp (dB)

= Total redaman sinyal (dalam tanda positif)

LNKonBTS

= Rugi-rugi kabel dan connector (dB)

LIsoKomFilBTS

= Rugi-rugi isolator + combiner + filter (dB)

FM

= Fading Margin (dB)

2.6

Jarak Cakupan Sinyal Antena Untuk mencari jarak yang dapat dicakup oleh antena, dapat dilihat pada

Gambar 2.11 sehingga diperoleh persamaan 2-16.

Gambar 2.11 Parameter Perhitungan Jarak Antena [5]

31

hB

R = tan θ ……………………………………………………..(2-16) Keterangan : R

= Jarak (km)

hB

= Tinggi antena (m)

Untuk mencari cakupan sinyal yang dapat diberikan oleh antena dapat dilihat pada Gambar 2.12 di bawah ini.

Gambar 2.12 Antenna Tilt Angle [6]

Pada Gambar 2.12 terdiri dari sudut tilting, tinggi antena, vertical beamwidth, Upper -3dB, Lower -3dB dengan persamaan sebagai berikut:  𝑈𝑝𝑝𝑒𝑟 − 3dB =

hB vertical

tan tilting −

 𝑀𝑎𝑖𝑛 𝐵𝑒𝑎𝑚 = 𝑡𝑎𝑛  𝐿𝑜𝑤𝑒𝑟 − 3𝑑𝐵 =

hB 𝑡𝑖𝑙𝑡𝑖𝑛𝑔

beamwidth 2

…..……………….. (2-17)

……………………………………… (2-18) hB 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙 𝑏𝑒𝑎𝑚𝑤𝑖𝑑𝑡 𝑕 2

tan 𝑡𝑖𝑙𝑡𝑖𝑛𝑔 +

…………………... (2-19)

32

2.7

Optimasi Jaringan Optimasi jaringan adalah proses penjagaan / peningkatan kualitas dari

jaringan seluler. Setiap operator jaringan selular menetapkan suatu standar nilai (parameter) Quality of Service (QoS), dimana melalui nilai QoS ini dapat ditentukan baik atau tidaknya kualitas suatu jaringan di tempat tertentu. Data-data mengenai QoS yang terjadi diambil kemudian dibandingkan dengan nilai parameter standar. Apabila terjadi ketidaksesuaian nilai yang terjadi di jaringan tersebut dengan parameter standar maka perlu dilakukan tindakan optimasi jaringan. Adapun tujuan dari optimasi jaringan adalah: 1.

Meningkatakan Kualitas Jaringan (Speech quality, Call succes rate, Call Setup time).

2.

Meningkatkan Kemampuan Jaringan (Service area, Radio Coverage).

3.

Melakukan perawatan peralatan yang berguna agar pelanggan tidak beralih ke operator lain.

Manfaat yang di peroleh dari optimasi jaringan antara lain: 1.

Pemberdayaan sistem dan peralatan secara optimal.

2. Meminimalkan biaya perbaikan. 3. Mengurangi komplain dari pelanggan. 4. Mengoptimalkan kepuasan pelanggan.

Di dalam melakukan Optimasi jaringan ada beberapa nilai yang diambil untuk lebih menyakinkan dan memudahkan dalam menemukan permasalahan yang terjadi yang mengakibatkan performance jaringan yang sudah existing

33

menurun. Adapun cara-cara pengumpulan data tersebut dan menurut proses optimasi dalam diagram alur pada Gambar 2.13 di bawah ini.

Gambar 2.13 Proses Optimasi Jaringan [8]

Dalam sistem komunikasi seluler sangat diperlukan sekali pengawasan terhadap suatu jaringan agar dapat menjaga stabilitas dari kehandalan system selular. Melalui pengawasan tersebut dapat diketahui kinerja jaringan di setiap area. Dari pengawasan tersebut dihimpun data otentik mengenai kondisi jaringan di setiap area yang dicakup oleh suatu OMC (Operation Maintenance Centre). Untuk lebih mempermudah dalam pelaksanaan program Optimasi jaringannya teknisi menggunakan beberapa cara untuk melakukan pengawasan dan pengambilan data jaringan selulernya, diantaranya:

a) Data Statistik Statistik adalah data yang diperoleh dari OMC (Operation Maintenance Centre) yang diambil setiap harinya untuk memantau kinerja jaringan. OMC merupakan penyatuan bagian-bagian dari sistem GSM, ini berhubungan dengan proses optimasi yakni untuk menyediakan data statistik

34

untuk kualitas dan informasi dari status jaringan, yang tersedia di OMC. Statistik ini berfungsi untuk memperlihatkan nilai kondisi jaringan. Nilai ini akan dibandingkan dengan ukuran / nilai yang diinginkan lewat persetujuan operator dan vendor. Pihak operator menganggap ini adalah cara paling efektif untuk mengawasi kinerja jaringan karena data diambil pada saat seluruh pengguna menggunakan jaringan dimana kondisi trafik dalam keadaan padat sehingga elemen network berfungsi secara maksimal

b) Monitoring Operation Maintenance Centre (OMC) Call Trace Product (CTP), Cell Optimization Product (COP), Cell Analysis Tools (CAT), Generic Lookup Utility (GLU) merupakan program dalam computer monitoring OMC yang berfungsi untuk memonitor kondisi jaringan dengan mengumpulkan data statistik kinerja jaringan. Data statistik performance yang dicatat nilai parameternya tidak jauh berbeda dengan nilai parameter diatas, tetapi mempunyai kelebihan yaitu bias melihat alarm-alarm peringatan yang mendeteksi apa yang terjadi di BTS ataupun BSC. Penggunaan program-program tersebut adalah untuk lebih menyakinkan penganalisaan keadaan dari jaringan.

c) Drive Test Pengukuran di lapangan dilakukan pada suatu rute atau lintasan tertentu dengan menggunakan kendaraan khusus yang disebut Dream Racer (Drive Test and Monitoring Radio Cellular Performance). Dream Racer dilengkapi dengan peralatan khusus untuk memantau jaringan meliputi laptop

35

yang didalamnya terdapat software yang disebut Test Mobile System (TEMS), antena GPS (Global Positioning System) yang telah dilengkapi software TEMS, antena high gain, antena dopler, perangkat analisator spectrum serta meteran pengukur kekuatan medan. Metode pengukuran di lapangan ini disebut drive test. Dalam drive test, peralatan yang digunakan ada dua jenis, yaitu tems investigation dan Swiscoal. TEMS investigation adalah peralatan yang digunakan untuk drive test untuk BTS Macro di daerah dengan wilayah coverage yang luas, umumnya dengan bantuan sebuah mobil sedangkan Swiscoal adalah peralatan yang digunakan untuk melakukan drive test BTS Micro dengan kata lain untuk pengukuran sinyal di dalam gedung-gedung.