BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Mengenal Teknologi GSM Teknologi komunikasi selular sebenarnya sudah berkembang dan banyak digunakan pada awal tahun 1980-an, diantaranya sistem C-NET yang dikembangkan di Jerman dan Portugal oleh Siemens, sistem RC-2000 yang dikembangkan di Prancis, sistem NMT yang dikembangkan di Belanda dan Skandinavia oleh Ericsson, serta sistem TACS yang beroperasi di Inggris. Namun teknologinya yang masih analog membuat sistem yang digunakan bersifat regional sehingga sistem antara negara satu dengan yang lain tidak saling kompatibel dan menyebabkan mobilitas pengguna terbatas pada suatu area sistem teknologi tertentu saja (tidak bisa melakukan roaming antar negara). Teknologi analog yang berkembang, semakin tidak sesuai dengan perkembangan masyarakat Eropa yang semakin dinamis, maka untuk mengatasi keterbatasannya, negara-negara Eropa membentuk sebuah organisasi pada tahun 1982 yang bertujuan untuk menentukan standar-standar komunikasi selular yang dapat digunakan di semua negara Eropa. Organisasi ini dinamakan Group Special Mobile (GSM). Organisasi ini memelopori munculnya teknologi digital selular yang kemudian dikenal dengan nama Global System for Mobile Communication atau GSM. GSM muncul pada pertengahan 1991 dan akhirnya dijadikan standar telekomunikasi
selular
untuk
seluruh
Eropa
oleh
ETSI
(European
Telecomunication Standard Institute). Pengoperasian GSM secara komersil baru
5
6
dapat dimulai pada awal kuartal terakhir 1992 karena GSM merupakan teknologi yang kompleks dan butuh pengkajian yang mendalam untuk bisa dijadikan standar. Pada September 1992, standar type approval untuk handphone disepakati dengan mempertimbangkan dan memasukkan puluhan item pengujian dalam memproduksi GSM. Pada awal pengoperasiannya, GSM telah mengantisipasi perkembangan jumlah penggunanya yang sangat pesat dan arah pelayanan per area yang tinggi, sehingga arah perkembangan teknologi GSM adalah DCS (Digital Cellular System) pada alokasi frekuensi 1800 Mhz. Dengan frekuensi tersebut, akan dicapai kapasitas pelanggan yang semakin besar per satuan sel. Selain itu, dengan luas sel yang semakin kecil akan dapat menurunkan kekuatan daya pancar handphone, sehingga bahaya radiasi yang timbul terhadap organ kepala akan dapat di kurangi. Pemakaian GSM kemudian meluas ke Asia dan Amerika, termasuk Indonesia. Indonesia awalnya menggunakan sistem telepon selular analog yang bernama AMPS (Advances Mobile Phone System) dan NMT (Nordic Mobile Telephone). Namun dengan hadir dan dijadikannnya standar sistem komunikasi selular membuat sistem analog perlahan menghilang, tidak hanya di Indonesia, tapi juga di Eropa. Pengguna GSM pun semakin lama semakin bertambah. Pada akhir tahun 2005, pelanggan GSM di dunia telah mencapai 1,5 triliun pelanggan. Akhirnya GSM tumbuh dan berkembang sebagai sistem telekomunikasi seluler yang paling banyak digunakan di seluruh dunia.
2.2 Arsitektur GSM Di Eropa, pada awalnya GSM didesain untuk beroperasi pada frekuensi 900 Mhz. Pada frekuensi ini, frekuensi uplinks-nya digunakan frekuensi 890–915
7
MHz , sedangkan frekuensi downlinksnya menggunakan frekuensi 935–960 MHz. Bandwith yang digunakan adalah 25 Mhz (915–890 = 960–935 = 25 Mhz), dan lebar kanal sebesar 200 Khz. Dari keduanya, maka didapatkan 125 kanal, dimana 124 kanal digunakan untuk suara dan satu kanal untuk sinyal. Pada perkembangannya, jumlah kanal 124 semakin tidak mencukupi dalam pemenuhan kebutuhan yang disebabkan pesatnya pertambahan jumlah pengguna. Untuk memenuhi kebutuhan kanal yang lebih banyak, maka regulator GSM di Eropa mencoba menggunakan tambahan frekuensi untuk GSM pada band frekuensi di range 1800 Mhz dengan frekuensi 1710-1785 Mhz sebagai frekuensi uplinks dan frekuensi 1805-1880 Mhz sebagai frekuensi downlinks.
GSM dengan
frekuensinya yang baru ini kemudian dikenal dengan sebutan GSM 1800, yang menyediakan bandwidth sebesar 75 Mhz (1880-1805 = 1785–1710 = 75 Mhz). Dengan lebar kanal yang tetap sama yaitu 200 Khz sama, pada saat GSM pada frekuensi 900 Mhz, maka pada GSM 1800 ini akan tersedia sebanyak 375 kanal. Di Eropa, standar-standar GSM kemudian juga digunakan untuk komunikasi railway, yang kemudian dikenal dengan nama GSM-R. Secara umum, network element dalam arsitektur jaringan GSM dapat dibagi menjadi:
2.2.1 •
Mobile Station (MS) Mobile Station atau MS merupakan perangkat yang digunakan oleh pelanggan untuk melakukan pembicaraan. Terdiri atas:
•
Mobile Equipment (ME) atau handset, merupakan perangkat GSM yang berada di sisi pengguna atau pelanggan yang berfungsi sebagai terminal
8
transceiver (pengirim dan penerima sinyal) untuk berkomunikasi dengan perangkat GSM lainnya. •
Subscriber Identity Module (SIM) atau SIM Card, merupakan kartu yang berisi seluruh informasi pelanggan dan beberapa informasi pelayanan. ME tidak akan dapat digunakan tanpa SIM didalamnya, kecuali untuk panggilan darurat. Data yang disimpan dalam SIM secara umum, adalah:
•
IMMSI (International Mobile Subscriber Identity), merupakan penomoran pelanggan.
•
MSISDN (Mobile Subscriber ISDN), nomor yang merupakan nomor panggil pelanggan.
2.2.2 •
Base Station Sub-system (BSS) BTS Base Transceiver Station, perangkat GSM yang berhubungan langsung dengan MS dan berfungsi sebagai pengirim dan penerima sinyal.
•
BSC Base Station Controller, perangkat yang mengontrol kerja BTS-BTS yang berada di bawahnya dan sebagai penghubung BTS dan MSC
2.2.3
Network Sub-system (NSS) • Mobile Switching Center atau MSC, merupakan sebuah network element central dalam sebuah jaringan GSM. MSC sebagai inti dari jaringan seluler,
dimana
MSC
berperan
untuk
interkoneksi
hubungan
pembicaraan, baik antar selular maupun dengan jaringan kabel PSTN, ataupun dengan jaringan data.
9
• Home Location Register atau HLR, yang berfungsi sebagai sebuah database untuk menyimpan semua data dan informasi mengenai pelanggan agar tersimpan secara permanen. • Visitor Location Register atau VLR, yang berfungsi untuk menyimpan data dan informasi pelanggan. • Authentication Center atau AuC, yang diperlukan untuk menyimpan semua data yang dibutuhkan untuk memeriksa keabsahaan pelanggan. Sehingga pembicaraan pelanggan yang tidak sah dapat dihindarkan. • Equipment Identity Registration atau EIR, yang memuat data-data pelanggan.
2.2.4
Operation and Support System (OSS)
Operation and Support System atau OSS, merupakan sub sistem jaringan GSM yang berfungsi sebagai pusat pengendalian, diantaranya : • Fault management merupakan sebuah fungsi untuk melakukan monitoring alarm dan untuk mensupport bila ada clearance alarm pada suatu site • Configuration management merupakan sebuah fungsi untuk melakukan penambahan dan pengurangan perangkat keras pada jaringan GSM tersebut, seperti adanya New Site atau radio TRX ( transceiver ) baru • Performance management merupakan sebuah fungsi untuk melakukan optimisasi baik perangkat keras maupun perangkat lunak pada jaringan GSM tersebut. Biasanya optim ini erat berkaitan dengan optimisasi traffic.pada nokia system ini disebut dengan nama ND ( Network Doctor )
10
• Inventory management merupakan sebuah fungsi untuk melakukan pendataan mengenai besaran traffic yang ditangani oleh network tersebut.
Gambar 2.1 Struktur dari Jaringan Celluler GSM
Keterangan : TE
: Terminal Equipment
MT
: Mobile Telepon
BTS
: Base Transceiver Station
BSC
: Base Controller Station
PCU
: Packet Control Unit
GB
: Gb Link protocol stack, menghubungkan PCU dengan SGSN Menggunakan teknologi Frame Relay
MSC : Mobile Switching Centre VLR
: Visitor Location Register
11
HLR
: Home Location Register
Auc
: Authentication Centre
SS7
: Common Channel Signalling No.7
GPRS : General Packet Radio Service GGSN : Gateway GPRS Support Node SGSN : Serving GPRS Support Node Secara bersama-sama, keseluruhan network element di atas akan membentuk sebuah PLMN (Public Land Mobile Network).
2.3 Sistem-Sistem Selullar GSM 2G Sistem telekomunikasi selular 2G di bangun dengan banyak sistem yang menjadi satu-kesatuan, antara lain :
2.3.1
Sistem Modulasi pada GSM 2G Modulasi adalah proses perubahan (varying) suatu gelombang periodik
sehingga menjadikan suatu sinyal mampu membawa suatu informasi. Dengan proses modulasi, suatu informasi (biasanya berfrekuensi rendah) bisa dimasukkan ke dalam suatu gelombang pembawa, biasanya berupa gelombang sinus berfrekuensi tinggi. Terdapat tiga parameter kunci pada suatu gelombang sinusiuodal yaitu : amplitudo, fase dan frekuensi. Ketiga parameter tersebut dapat dimodifikasi sesuai dengan sinyal informasi (berfrekuensi rendah) untuk membentuk sinyal yang termodulasi. Peralatan untuk melaksanakan proses modulasi disebut modulator, sedangkan peralatan untuk memperoleh informasi informasi awal (kebalikan dari
12
dari proses modulasi) disebut demodulator dan peralatan yang melaksanakan kedua proses tersebut disebut modem. Informasi yang dikirim bisa berupa data analog maupun digital sehingga terdapat dua jenis modulasi yaitu : • modulasi analog • modulasi digital Namun dalam teknologi GSM 2G hanya modulasi digital saja yang digunakan, sehingga dalam pembahasan lebih lanjut hanya modulasi digital saja yang akan dibahas dalam laporan Tugas akhir ini. Dalam modulasi digital, suatu sinyal analog di-modulasi berdasarkan aliran data digital. Sehingga pada umumnya dalam teknologi GSM 2G digunakanlah 2 buah modulasi yaitu
2.3.1.1 Modulasi GMSK Pada teknologi telekomunikasi digital, Gaussian minimum shift keying atau disingkat GMSK adalah sebuah skema Modulasi pergeseran phasa Frekuensi yang berkelanjutan. Hal ini mirip dengan modulasi Minimum-Shift Keying (MSK) yang standar, akan tetapi dalam GMSK ini aliran data digital dibentuk dengan Filter Gaussian sebelum pada akhirnya di teruskan kepada modulator frekuensi. Hal ini mempunyai keuntungan untuk mengurangi daya sampingan yang harus dikeluarkan, yang pada akhirnya akan mengurangi interferensi yang terjadi antara sinyal pembawa (Carrier) pada kanal-kanal yang bertetangga. Bagaimanapun juga, filter Gaussian menaikan modulasi memory dari system dan menghasilkan interferensi antar symbol, membuat hal tersebut makin sulit untuk
13
dapat membedakan nilai data yang ditransmisikan dan memerlukan algoritma penyamaan kanal yang lebih komplek seperti adaptasi penyamaan pada penerima. GMSK mempunyai efisiensi spectrum, akan tetapi memerlukan daya yang besar dibandingkan PSK, dalam hal ini contohnya adalah untuk pentransmisian yang handal untuk sejumlah data yang sama.
Gambar 2.2 Skema Modulasi Pergeseran phasa berkelanjutan
Dapat ditulis algoritma untuk pengolaha sinyal dengan metode GMSK :
Dimana : aI(t) : Pengkodean untuk Informasi/Data yang berjumlah Genap aQ(t) : Pengkodean untuk Informasi/Data yang berjumlah Ganjil
14
Dengan menggunakan identitas trigonometri dan mengikuti kotak skema pengolahan informasi yang berurutan dapat di tulis ulang menjadi bentuk modulasi fasa dan frekuensi :
2.3.1.2 Modulasi QPSK Quadrature Phase-shift keying (PSK) adalah sebuah skema modulasi yang memindahkan data dengan mengubah, atau mengatur fasa dari referensi signal ( Sinyal carrier ) sesuai dengan keadaan sinyal informasi digital yang ditumpangkan kepadanya. PSK menggunakan sejumlah fasa yang telah ditentukan dan setiap fasa tersebut ditentukan pola nilai binernya. Biasanya setiap fasa didekodekan sesuai dengan jumlah bitnya. Setiap pola membentuk symbol yang mewakili fasa tersebut
Gambar 2.3 Kumpulan diagram untuk QPSK dengan menggunakan kode Gray.
15
QPSK menggunakan 4 titik pada kumpulan diagram yang mengelilingi lingkaran penuh. Dengan 4 fasa yang berbeda, QPSK dapat menyandikan 2 bit setiap simbol dan Setiap simbol berbeda yang berdekatan hanya berbeda 1 bit saja. Dengan menggunakan teknik kode Gray nilai BER ( Bit Error Ratio ) dapat diminimalisir. Fungsi Matematika untuk Skema modulasi QPSK :
. Dengan melakukan analisa fungsi transformasi fourier tersebut maka dapat dilihat persamaandengan adanya beda fasa masing-masing π/4, 3π/4, 5π/4 and 7π/4 sesuai dengan kebutuhan.
Gambar 2.4 Implementasi algoritma QPSK pada pemancar
Konsep dari pemancar dengan modulasi QPSK adalah dengan memisahkan aliran data menjadi komponen-komponen in-phase dan quadraturephase.Kemudian kedua buah aliran data yang telah dipisahkan tersebut dimodulasikan menjadi 2 buah fungsi dasar yang orthogonal antara satu dengan yang lainnya. Pada saat ini ada 2 buah sinyal sinusoida yang digunakan dan kedua
16
buah sinyal tersebut digabungkan kembali sehingga akan menghasilkan sinyal dengan karakteristik QPSK.
Gambar 2.5 Implementasi algoritma QPSK pada penerima
Konsep dari penerima dengan modulasi QPSK adalah dengan memisahkan aliran sinyal sinusoida yang diterima dengan berdasarkan intervalinterval waktu tertentu.Sinyal tersebut kemudian diubah menjadi komponenkomponen in-phase dan quadrature-phase.Kemudian kedua buah aliran sinyal sinusoida yang telah dipisahkan tersebut didemodulasikan menjadi 2 buah fungsi biner. Filter yang digunakan harus dapat menentukan apakah sinyal tersebut telah sesuai dengan tegangan referensi sehingga dapat diartikan sebagai logika 1 atau logika 0 ( Signal Conditioner ).
Gambar 2.6 Aliran sinyal Sinusoida dengan modulasi QPSK
17
2.3.2
Sistem Transmisi Primary Transport Time Division Multiplex Primary Digital Multiplex atau yang sering disebut juga Sistem TDM
Utama yaitu sinyal informasi yang akan digabungkan berupa sinyal analog, sedangkan harga daya sinyalnya bervariasi secara kontinyu dan sebelum proses multipleks biasanya diubah dahalu menjadi bentuk kode biner dengan teknik Modulasi Kode Pulsa (PCM). Sistem primary TDM sesuai rekomendasi ITU-T dibagi menjadi dua yaitu :
2.3.2.1 Sistem PCM-24 Sistem PCM-24 yang kecepatan bitnya yaitu 1.544 Kbps dan terdiri dari 24 timeslot dikenal dengan sistem Kompander hukum µ yang dikembangkan oleh negara Amerika Serikat dan Jepang. menunjukkan format frame sistem transmisi PCM 24. Frame PCM 24 terdiri dari 24 saluran telepon yang telah diubah menjadi sinyal digital, dengan frekuensi sampling 8 kHz dengan kode Mu law yg menghasilkan 8-bit word tiap sampling. Sehingga dalam satu frame terdapat 192 bit. Kemudian 1 bit frame alignment ditambahkan pada awal susunan frame, sehingga jumlah total 193 bit. Karena frame ini dibentuk dalam range waktu 125 _s, maka jumlah total adalah 1.544.000 bit dalam 1 detik atau 1.544 Kbit/s atau 1,544 Mbps. Di dalam sistem transmisi, saluran yang memiliki kecepatan 1,544 Mbps disebut saluran TL Sistem ini digunakan di USA, Kanada dan Jepang.
2.3.2.2 Sistem PCM-30 Sistem PCM-30 yang kecepatan bitnya yaitu 2.048 Kbps dan terdiri dari 32 timeslot, tetapi hanya 30 timeslot dikenal dengan sistem Kompander hukum A
18
yang dikembangkan oleh negara-negara di Eropa. menunjukkan format frame PCM 30. TDM mengkombinasikan 30 saluran telepon yang disampling dengan frekuensi 8 kHz dengan menggunakan kode A law, menghasilkan 8-bit word setiap sampling. Selain 30 sinyal telepon (masing masing 8 bit) juga ditambahkan 2 x 8 bit untuk sinyal signaling dan supervisi. Jika setiap 8 bit disebut 1 time slot, maka PCM 30 terdiri atas 32 time slot, dimana 30 time slot adalah untuk sinyal telepon, 2 time slot untuk sinyal tambahan (slot ke 0 untuk supervisi/ frame allignment, slot ke 31 untuk signalling). Jumlah total adalah 8x32 = 256 bit. Karena pembentukannya berlangsung selama 125 s, maka diperoleh jumlah total 2.048.000 selama 1 detik, menghasilkan kecepatan 2048 kbps atau 2,048 Mbps. Saluran yang memiliki kapasitas 2,048 Mbps disebut saluran E1. Sistem transmisi PCM 30 banyak digunakan di Eropa, Australia, Amerika Latin, juga termasuk di Indonesia. Secara garis besar total timeslot yang ada pada PCM-30 adalah berjumlah 31 timeslot. Akan tetapi hanya 30 timeslot yang dapat digunakan untuk ditumpangi traffic maupun signallingnya.
Gambar 2.7 Struktur Frame PCM-30
19
–
Frame rate = 8000 sample/detik * 8 bits * 32 = 2,048 Mbps. Para Engineer biasanya menyebut rate 2 Mbps saja
–
Timeslot 0 untuk keperluan sinkronisasi
–
Timeslot 31 untuk keperluan Supervisi Dikarenakan Indonesia menggunakan system yang dikembangkan oleh
eropa maka Indonesia menggunakan PCM-30 untuk system primary TDM, oleh karena itu untuk pembahasan lebih lanjut hanya system PCM-30 saja yang akan kita bahas.
2.3.3
Sistem Kanal pada Sub-Timeslot PCM-30 Setiap time slot pada frame Time Division Multiple Access (TDMA)
disebut sebagai physical channel. Timeslot pada PCM-30 terbagi menjadi 8 buah Sub-timeslot. Sub-timeslot ini pada memiliki kapasitas 8 Kbps, Akan tetapi Untuk sebuah kanal pembicaraan standarisasinya adalah 16 Kbps sehingga setiap panggilan akan menduduki 2 buah sub-timeslot. Setiap satu buah Radio Transceiver (TRX) memiliki kapasitas 128Kbps sehingga memiliki 2 buah timeslot atau setara dengan 16 buah subtimeslot. . Kanal fisik dapat mengakomodasi pembicaraan, data atau informasi pensinyalan. Kanal fisik dapat membawa informasi berbeda, tergantung dari informasi yang harus dikirimkan. Informasi tersebut disebut sebagai logical channel. Kanal logika terdiri atas 2 kanal utama yaitu : 1. Traffic Channels (TCH) TCH dapat digunakan untuk komunikasi arah uplink maupun downlink. TCH dapat membawa informasi berupa suara maupun data. TCH
20
dibedakan menjadi dua jenis yaitu, full rate dengan Bit rate 13 Kbps dan half rate dengan bit rate 6,5 Kbps. 2. Control Channels (CCH) Contol Channels membawa informasi signalling yang digunakan oleh MS untuk mencari RBS, sinkronisasi itu sendiri dengan RBS, dan penerimaan informasi digunakan untuk pelaksanaan call set-up. Control Channels (CCH) dapat dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu: •
Broadcast Channel (BCH) Kanal
ini
digunakan
untuk
membawa
informasi
dalam
arah downlink untuk sinkronisasi MS dan informasi broadcast. Broadcast Channel (BCH) terdiri dari tiga jenis yaitu, Frequency Correction
Channel (FCCH), Synchronization
Channel (SCH),
dan Broadcast control Channel (BCCH). •
Common Control Channel (CCCH) Digunakan untuk komunikasi arah uplink maupun downlink pada saat pengaksesan awal sebelum MS melakukan panggilan baik telepon maupun SMS. Kanal ini terdiri dari tiga jenis yaitu, Paging Channel (PCH), Random Access Channel (RACH), dan Access Grant Channel (AGCH)
•
Dedicated Control Channel (DCCH) Dedicated Control Channel (DCCH) dapat digunakan untuk komunikasi dalam arah downlink danuplink. Kanal ini terdiri dari tiga
jenis
yaitu, Stand-alone
Dedicated
Control
21
Channel (SDCCH), Slow Associated Control Channel (SACCH), dan Fast Associated Control Channel (FACCH).
Ada 2 buah standarisasi sub-timeslot setiap radio Transceiver (TR ) secara umum yaitu : •
Dedicated timeslot EDGE Yaitu menempatkan timeslot dedicated EDGE yang khusus untuk data dan common atau default timeslot yang dapat digunakan baik untuk suara atau data dimana jumlahnya lebih besar daripada timeslot dedicated, sedangkan jumlah timeslot dedicated tergantung aplikasi dari operator, terlihat pada gambar 2 berikut ini.
B
SD
TCH
TCH
TCH
TCH SW
C E
D
TS0
TS1
TS2
TS3
TS4
TS5
TS6
TS7
Gambar 2.8 Struktur Frame Dedicated EDGE
•
Sharing / Interleaving timeslot EDGE dan GPRS Yaitu menempatkan timeslot khusus untuk dipergunakan oleh EDGE dan GPRS. Apabila pada saat timeslot tersebut dipakai oleh EDGE dan ingin digunakan juga oleh GPRS maka akan terjadi sharing penggunaan timeslot,seperti terlihat pada gambar 3 dibawah ini.
22
B
SD
TCH
TCH TCH TCH SW TCH E
E/G
TS0
TS1
TS2
TS3
TS7
TS4
TS5
TS6
Gambar 2.9 Struktur Frame sharing EDGE/GPRS
Keterangan : B
= BCCH / CCCH timeslot untuk EDGE/GPRS/ GSM signaling / Untuk Broad Casting
SD
= SDCCH timeslot untuk GSM signaling
E
= timeslot khusus EDGE
G
= timeslot khusus GPRS
TCH
= timeslot yang digunakan untuk kanal pembicaraan
E/G
= timeslot sharing EDGE/GPRS
Walaupun setiap frame timeslot sudah memiliki standarisasi tersendiri namun terkadang ada beberapa operator-operator telekomunikasi ( Salah satunya adalah PT Indosat Tbk ) yang memiliki standarisasi tersendiri mengenai format dari masing-masing frame tersebut. Oleh karena itu gambar diatas hanyalah sebagai referensi mengenai sebuah struktur timeslot pada PCM-30 secara umumnya dan pada beberapa kasus akan ada perbedaan yang signifikan.
23
2.3.4
Sistem Selular, Frekuensi, dan Reuse-Frekuensi pada GSM 2G Untuk memasang jaringan telekomunikasi seluler pada suatu daerah,
pertama kali dilakukan pemetaan atas daerah tersebut menjadi sejumlah wilayah kecil yang disebut sel. Setiap sel di analogikan berbentuk hexagon (segi enam) yang saling berimpit satu sama lain, membentuk pola seperti sarang lebah yang melingkupi daerah tersebut. Ukuran wilayah sel umumnya bervariasi, tergantung pada keadaan topografi, kepadatan bangunan dan tingkat penggunaan dari para pelanggan.
Gambar 2.10 Konsep Selular
Di Eropa, pada awalnya GSM didesain untuk beroperasi pada band frekuensi 900 MHz, dimana untuk frekuensi uplink-nya digunakan frekuensi 890915 MHz, dan frekuensi downlink-nya menggunakan frekuensi 935-960 MHz. Dengan bandwidth sebesar 25 MHz yang digunakan ini (915 – 890 = 960 – 935 =
24
25 MHz), dan lebar kanal sebesar 200 kHz, maka akan didapat 125 kanal, dimana 124 kanal digunakan untuk voice dan 1 kanal untuk signaling. Band frekuensi yang akan digunakan pada laporan Tugas Akhir ini adalah GSM 900 dan GSM 1800. 1. GSM 900 Spesifikasi frekuensi untuk GSM 900 adalah sebagai berikut:[4] Lebar Pita Frekuensi
: Uplink 890-915 MHz
Downlink
: 935-960 MHz
Duplex Spacing
: 45 MHz
Carrier Spacing (ARFCN)
: 200 KHz
Kecepatan Transmisi
: 270 Kbps
Metode Akses
: TDMA/FDD
2. GSM 1800 Spesifikasi frekuensi untuk GSM 1800 adalah sebagai berikut:[4] Lebar pita frekuensi
: Uplink 1710-1785 MHz
Downlink
: 1805-1880 MHz
Duplex Spacing
: 90 MHz
Carrier Spacing (ARFCN)
: 200 KHz
Kecepatan Transmisi
: 270,83 Kbps
Metode Akses
: TDMA/FDD
25
Gambar 2.11 Reuse Frekuensi pada Jaringan Selular
Penggunaan konsep selular ini bertujuan untuk memperkecil timbulnya interferensi akibat adanya frekuensi yang sama antar pemancar BTS yang berbeda lokasi. Maka pada sebuah sel setiap pemancar-pemancar yang beroperasi diatur secara khusus sehingga memiliki frekuensi yang berbeda. apabila ada pemancar dalam suatu sel yang memiliki frekuensi yang sama maka salah satu dari pemancar tersebut frekuensinya akan diganti dengan yang berbeda dan frekuensi tersebut akan digunakan untuk sel yang berbeda dimana tidak adalagi frekuensi yang sama ( Reuse Frekuensi ).
26
Tabel 2.1 Indeks Frekuensi untuk GSM Downlink System
Band Uplink (MHz)
(MHz)
Channel number
T-GSM-380
380 380.2–389.8
390.2–399.8
dynamic
T-GSM-410
410 410.2–419.8
420.2–429.8
dynamic
GSM-450
450 450.6–457.6
460.6–467.6
259–293
GSM-480
480 479.0–486.0
489.0–496.0
306–340
GSM-710
710 698.2–716.2
728.2–746.2
dynamic
GSM-750
750 747.2–762.2
777.2–792.2
438–511
T-GSM-810
810 806.2–821.2
851.2–866.2
dynamic
GSM-850
850 824.2–849.2
869.2–894.2
128–251
P-GSM-900
900 890.0–915.0
935.0–960.0
1–124
E-GSM-900
900 880.0–915.0
925.0–960.0
975–1023, 0-124
R-GSM-900
900 876.0–915.0
921.0–960.0
955–1023, 0-124
T-GSM-900
900 870.4–876.0
915.4–921.0
dynamic
DCS-1800
1800 1710.2–1784.8
1805.2–1879.8
512–885
PCS-1900
1900 1850.2–1909.8
1930.2–1989.8
512–810
2.3.5
Sistem Handover pada GSM 2G Handover merupakan proses pengalihan kanal traffic secara otomatis pada
Mobile Station (MS) yang sedang digunakan untuk berkomunikasi tanpa terjadinya pemutusan hubungan. Hal ini menjelaskan bahwa handover pada dasarnya adalah sebuah call koneksi yang bergerak dari satu sel ke sel lainnya. Secara umum Handover dapat didefenisikan sebagai prosedur, dimana ada perubahan layanan pada MS dari satu Base Station (BS) ke BS yang lain. Proses ini memerlukan alat pendeteksi untuk mengubah status dedicated node (persiapan
27
handover) dan alat untuk menswitch komunikasi yang sedang berlangsung dari suatu kanal pada sel tertentu ke kanal yang lain pada sel yang lain. Keputusan untuk sebuah handover dibuat oleh Base Station Controller (BSC), yaitu dengan mengevaluasi secara permanent pengukuran yang diambil oleh BTS dan MS. Pada sistem analog, parameter yang digunakan sebagai kriteria untuk permintaan hard handoff biasanya adalah received signal power dan received signal-to-noise ratio (yang kedua dapat diperkirakan pada sistem analog dengan menambahkan nada tambahan, dengan frekuensi diluar band frekuensi suara pada transmitter dan menilai bentuk nada pada sisi receiver). Pada sistem digital Non-CDMA 2G, kriteria untuk meminta hard handoff dapat mengacu pada perkiraan received signal power, bit error rate (BER) dan block error/erasure rate (BLER), received quality of speech (RxQual), jarak antara telepon dan BTS (diperkirakan dari delay propagasi sinyal radio) dan lain-lain. Pada sistem CDMA, 2G dan 3G, kriteria utama untuk meminta hard handoff adalah rasio Ec/I0 yang diukur pada pilot channel (CPICH) dan/atau RSCP. Secara umum ada 2 buah tipe handover dengan melihat tipe sambungannya, yaitu : 1. Hard handover Adalah suatu metode dimana kanal pada sel sumber dilepaskan dan setelah itu baru menyambung dengan sel tujuan. Sehingga koneksi dengan sel sumber terputus sebelum menyambung dengan sel target – untuk alasan tersebut hard handoff juga dikenal dengan sebutan “break-before-make”. Hard handoff dimaksudkan untuk meminimalkan gangguan panggilan secara instan. Suatu hard handoff dilakukan oleh jaringan selama panggilan berlangsung.
28
2. Soft handover Adalah suatu metode dimana kanal pada sel sumber tetap tersambung dengan user sementara secara paralel juga menghubungi kanal pada sel target. Pada kasus ini, sambungan ke target harus berhasil dahulu sebelum memutus sambungan dengan sel sumber, karena itulah soft handoff juga disebut “make-before-break”. Interval selama terjadinya dua sambungan dilakukan secara paralel bisa saja singkat maupun substansial (tergantung kondisi yang memungkinkan). Karena alasan inilah soft handoff dapat dilakukan dengan koneksi lebih dari satu sel, misalnya koneksi dengan tiga sel, empat atau lebih, semua dapat dilakukan oleh telepon dalam satu waktu. Ketika panggilan dalam keadaan soft handoff, sinyal yang terbaik dari semua penggunaan kanal dapat dimanfaatkan untuk panggilan pada saat itu atau semua sinyal dikombinasikan agar dapat menghasilkan duplikat sinyal yang lebih baik. Kemudian yang lebih menguntungkan adalah, ketika kedua performa dikombinasikan pada downlink (forward link) dan uplink (reverse link) maka handoff tersebut menjadi lebih halus (softer). Softer handoff dapat dilakukan apabila sel yang mengalami handoff berada dalam satu situs sel. Ketika telepon (user) berpindah dari suatu area yang dilingkupi oleh suatu sel dan memasuki kawasan yang dilingkupi oleh sel yang lain pula, maka panggilan tersebut dipindahkan ke sel kedua untuk mencegah terjadinya kegagalan panggilan (call termination) ketika user berpindah ke lokasi yang tidak dilingkupi oleh sel yang pertama tadi. Ketika kapasitas untuk koneksi panggilan baru dari sel yang ada telah digunakan, dan baik panggilan baru maupun yang
29
sedang berlangsung (existing) yang bertempat di area yang juga dilingkupi oleh sel lain (overlap), maka panggilan tersebut ditransfer ke sel kedua dengan tujuan membebaskan beberapa kapasitas pada sel pertama untuk pengguna lain yang dapat dihubungkan ke sel tersebut. Pada jaringan non-CDMA, ketika suatu kanal digunakan oleh suatu user mengalami interferensi dengan user lain yang menggunakan kanal yang sama dalam sel yang berbeda, panggilan tersebut dialihkan ke sel lain untuk menghindari inteferensi. Pada jaringan non-CDMA, ketika perilaku pengguna berubah misalnya pengguna yang berpindah-pindah dengan cepat, terhubung pada sel yang besar, tipe sel umbrella, terhenti kemudian panggilannya dapat dialihkan ke sel makro yang lebih kecil atau bahkan sel mikro dengan maksud membebaskan kapasitas pada sel umbrella untuk pengguna fast-travelling lainnya atau untuk mengurangi interferensi yang potensial terjadi ke sel lain atau pengguna lain (hal ini dapat terjadi sebaliknya, ketika pengguna dideteksi berpindah tempat lebih cepat dari ambang pintu (threshold) yang sudah pasti, panggilan dapat dialihkan ke sel tipe umbrella yang lebih besar untuk meminimalkan frekuensi terjadinya handoff selama perpindahan tersebut). Pada jaringan CDMA suatu soft handoff dapat dilakukan dengan tujuan mengurangi interferensi ke suatu sel yang berdekatan yang lebih kecil karena efek “near far” meskipun user masih terhubung pada koneksi yang sangat baik. Hal yang paling mendasar pada handoff (handover) adalah ketika panggilan yang sedang berlangsung dialihkan dari sel asal (source cell) dan menggunakan kanal pada kanal tersebut ke kanal baru (target cell) dan sebuah kanal. Pada jaringan terestrial baik souce maupun target, dapat disediakan dalam dua atau satu situs sel
30
dan sel yang sama (pada kasus yang terakhir dua sel merepresentasikan dua sektor dalam situs sel tersebut). Misalnya handoff ketika source dan target berada pada sel yang berbeda (meskipun seandainya dalam satu situs sel) disebut inter-cell handoff. Tujuan dari inter-cell handoff adalah untuk menjaga agar panggilan yang dilakukan oleh user yang berpindah tempat keluar dari area yang tidak di-cover oleh sel asal (source cell) dan memasuki area sel target. Kasus khusus juga bisa terjadi, yaitu ketika source dan target berada dalam satu sel dan hanya penggunaan kanalnya yang diubah selama handoff. Seperti handoff, yang selnya tidak berubah, disebut intra-cell handoff. Tujuannya adalah mengubah suatu kanal, yang mungkin diinterferensi atau terjadi fadding dengan suatu kanal yang lebih jernih atau dengan sedikit fadding.
2.3.6
Sistem MBC pada GSM 2G Frekuensi dalam jaringan GSM seperti sarana produksi bagi operator,
dimana frekuensi tersebut sebagai tempat signal dan trafik. Semakin lebar alokasi frekuensi semakin tinggi potensi jumlah pelanggan yang dapat dilayani dan dengan demikian pendapatan dari operator tersebut meningkat. Oleh sebab itu, pemerintah selaku regulator menerapkan peraturan dalam alokasi frekuensi agar tidak terjadi pemakaian frekuensi illegal. Dalam pemakaian frkeuensi tersebut, pemerintah juga menerapkan biaya alokasi dari setiap frekuensi yang digunakan. Untuk itu operator membutuhkan teknologi yang dapat memberikan efisiensi dalam kebutuhan frekuensi salah satu caranya adalah dengan menerapkan system MBC (Multi Band Cell).
31
Dalam sistem multi jaringan, pada umumnya sel terdiri atas beberapa frekuensi yang berbeda, contoh seperti 800 MHz mengkombinasikan frekuensi tersebut
dan
1900
Mhz.
Dengan
menjadi satu kanal, dengan kondisi
(Broadcast Control Channel) BCCH yang sebelumnya masing masing satu kanal dalam satu sel. Sehingga kapasitas jaringan dapat lebih optimal. Kualitas jaringan dan kapasitas traffic dapat bertambah. Serta jumlah cell untuk BTS disekitar akan berkurang secara signifikan. Pada
dasarnya Multiband
Cell (MBC)
cara
kerjanya
menggunkan
prinsip Transceiver Group (TG) Synchronization. Dimana TG synchronization berguna untuk menggabungkan atau mensinkronisasi dua RBS atau lebih, untuk selanjutnya menjadi satu site dan hanya dikendalikan oleh satu RBS yang bertindak sebagai Master RBS. Sehingga dalam TG Synchronization dalam satu site ada yang bertindak sebagai Master RBS dan Slave RBS. RBS yang mengendalikan disebut dengan Master RBS dan yang dikendalikan disebut dengan SlaveRBS. Master RBS bekerja sepenuhnya untuk menangani kegiatan pensinyalan dan pentransmisian data dengan MS. Karena pada TG synchronization terjadi penggabungan antar RBS maka akan terjadi peningkatan jumlah trafik karena timeslot yang seharusnya dimiliki oleh kanal logik BCCH dapat digunakan untuk TCH. Yang seharusnya 2 RBS harus 2 BCCH, tapi karena TGsynchronization jadi hanya memerlukan 1 BCCH saja.[1] Multiband Cell (MBC) merupakan penggabungan antara GSM 900 dengan GSM 1800/DCS 1800. Sehingga penggabungan band frekuensi yang berbeda tersebut dapat disebut dengan istilah fullMBC. Sedangkan untuk penggabungan dua buah atau lebih band frekuensi yang sama (GSM 900 dengan GSM 900)
32
dapat disebut dengan semi MBC. Namun pada dasarnya prinsip kerja dari fullMBC
dan
semi
MBC
tersebut
sama
yaitu
dengan
menggunakan
TG synchronization. Untuk GSM 900 pada Operator PT.XL AXIATA TBK lebih dikenal dengan istilah Underlay (UL), sedangkan DCS 1800 lebih dikenal dengan istilah Overlay (OL). Peningkatan
kapasitas traffic dengan
MBC
yang
menggunakan
prinsip
TG synchronization nmempunyai beberapa kelebihan dan kekurangan. Antara lain adalah sebagai berikut : 1. Kelebihan: •
Dapat menambah kapasitas TS TCH dengan mereduksi jumlah BCCH dan SDCCH.
•
Memudahkan
optimalisasi
frekuensi
karena
pengaturan
frekuensi hopping pada MAL saja. •
Memudahkan
optimalisasi
kapasitas
dengan
penggabungan Underlay (UL) dan Overlay (OL) sehingga adjustment layering menjadi lebih simple. •
Dapat menghemat beberapa TRX/TRU sehingga mengoptimalkan penggunaan TRX tersebut.
2. Kekurangan: •
Adanya penambahan External Synchronization Bus (ESB) cable dan ESB dummy.
•
Jika master RBS bermasalah atau slave RBS bermasalah maka keduaduanya juga akan ikut bermasalah.
33
Seperti
yang
telah
dijelaskan
sebelumnya
bahwa
pada
implementasi Multiband Cell (MBC) hanya memerlukan 1 BCCH saja, dan posisi BCCH
diletakkan
pada
RBS master.
Dimana
yang
bertindak
sebagai
RBS master adalah GSM 900 dan yang bertindak sebagai RBS slave adalah DCS 1800. Untuk konfigurasi time slot pada Multiband Cell (MBC) menggunakan metode Channel Group(CHGR). Dimana CHGR merupakan pengelompokan kanal menjadi 2 group, yaitu CHGR 0 dan CHGR 1. Hal itu dilakukan agar dapat menghemat jumlah frekuensi agar frekuensi yang dimiliki operator secara keseluruhan
dapat
mencukupi
dan
mengurangi
adanya
interferensi.
DalamChannel Group penentuan frekuensinya menggunakan frekuensi hopping. Sehingga dalam CHGR, frekuensi dapat digunakan secara berulang dengan menggunakan
teknik Fractional
Load
Planning(FLP)
atau
disebut
juga
sebagai Synthesizer Frequency Hopping (SFH). SFH mempunyai parameter-parameter tersendiri yang berfungsi untuk mengatur kelompok frekuensi hopping atau pola loncatan frekuensi yang harus diperhatikan agar pergantian frekuensi dapat berjalan lancar dan dapat meminimalkan interferensi. Parameter-parameter SFH antara lain yaitu Mobile Allocation List (MAL) dan Mobile Allocation Index Offset (MAIO). MAL merupakan suatu pengelompokkan kanal-kanal trafik dalam satu group. Sehingga dengan adanya MAL dapat digunakan untuk mengetahui kanal-kanal frekuensi mana saja yang akan dipakai untuk hopping dan yang tidak digunakan untuk hopping. Kanal frekuensi yang tidak digunakan untuk hopping adalah kanal BCCH, karena kanal BCCH akan memancar terus-menerus. Sedangkan untuk
34
kanal hoppingsendiri hanya aktif ketika berlangsungnya percakapan, yaitu berupa kanal trafik atau TCH Traffic. Untuk parameter Mobile Allocation Index Offset (MAIO) merupakan parameter SFH yang berfungsi untuk mengatur urutan pancaran kanal frekuensi yang ada dalam suatu daftar MAL. MAIO akan meminimalkan adanya interferensi dalam satu BTS. Sehingga dengan adanya MAIO yang berbeda dengan daftar MAL yang sama tidak akan menimbulkan interferensi. MAIO akan mengatur kanal-kanal yang berfrekuensi sama atau bersebelahan agar tidak memancar secara bersamaan. Berikut ini merupakan contoh konfigurasi daftar MAL dan MAIO yang ada pada implementasi MBC.
35
Tabel 2.2 Daftar MAL PT XL Axiata Tbk Tabel Konfigurasi daftar MAL dan MAIO pada MBC PT XL Axiata 0 Unit Radio
1
2
3
4
MAIO
5
6
7
8
9
20
36
Daftar MAL
CHGR 0
Default
BCCH,SDCCH,CBCH
0 6 12
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
108
Sektor
CHGR
2 8 14
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
108
1
1
4 10 16
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
108
0 6 12
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
…
548
Sektor
CHGR
2 8 14
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
…
548
2
2
4 10 16
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
…
548
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
…
548
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
…
548
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
…
548
9 15 21 27 11
17
23 29 Sektor
CHGR
13
19
3
3
25 31
2.4 Proses Optimasi parameter RF Langkah berikutnya untuk mendapatkan kinerja yang bagus setelah site terintegrasi adalah proses optimasi. Optimasi adalah proses memperbaiki dan meningkatkan kinerja suatu jaringan menuju ke infrastruktur yang lebih baik, dengan memanfaatkan ketersediaan sumber daya pada jaringan yang ada untuk menyediakan pelayanan yang baik pada pelanggan. Proses ini bertujuan membuat infrastruktur jaringan yang ada menjadi lebih efisien.
36
Proses ini juga menyatukan semua infrastruktur yang ada, sehingga beroperasi dengan optimal. Seperti melakukan perubahan sudut antena, melakukan seting ulang parameter atau menyusun ulang pembagian frekuensi antar sel. Sejak operator GSM berdiri, memungkinkan jaringannya berkembang. Sejalan dengan perkembangan jaringan ini, maka proses optimasi menjadi bagian yang penting untuk membuat jaringan menjadi lebih baik.yang menjadikan kualitas pelayanan kepada pelanggan juga meningkat menjadi lebih baik.
2.4.1
Parameter RF Suatu optimasi menjadi ideal apabila dapat meminimalkan sumber daya
seperti biaya, waktu, dan tenaga untuk menaikkan kinerja jaringannya. Setiap proses optimasi jaringan GSM harus memperhatikan parameter-parameter yang menjadi patokan dalam penilaian kinerja jaringan GSM, terutama parameter RF. Ada beberapa parameter utama tang harus diperhatikan dalam optimasi RF antara lain: 1. TCH Assignment Adalah kemampuan suatu MS dalam menempati suatu kanal trafik (TCH) yang sudah dialokasikan kepadanya pada saat pelanggan melakukan panggilan (call setup). Kegagalan assignment terjadi karena pesan mengenai terselesaikannya proses assignment yang dikirim oleh MS tidak diterima oleh BTS.
37
2. Drop call adalah terputusnya suatu proses panggilan secara tidak normal karena suatu gangguan baik itu pada saat baru mulai panggilan maupun pada saat panggilan sedang berjalan. Pada parameter ini, menunjukkan banyaknya terjadi pemutusan dalam jangka waktu tertentu. Jika dilihat dari penyebabnya drop call terdiri dari: 1. drop call – low signal strength 2. drop call – bad quality 3. drop call – excessive timing advance 4. drop call – sudden loss 5. drop call – other reason ( congestion)
a. Kongesti pada TCH Traffic Congestion (Kongesti Kanal Trafik) adalah tidak bisanya MS menduduki kanal pada sebuah sel yang muncul apabila sebuah attemp atau usaha untuk menduduki kanal TCH gagal karena semua kanal pada sel tersebut terpakai. Tingkat Kongesti Kanal Trafik yang tinggi adalah masalah yang dapat membuat kinerja suatu jaringan telekomunikasi secara keseluruhan memburuk dan kondisi ini harus segera diminimalkan. Jika di lihat pada jangka waktu terjadinya, kongesti terbagi menjadi 2 yaitu :
38
b. Short term growth Kongesti yang terjadi karena adanya peristiwa atau kejadian yang berlangsung sekali-sekali, seperti adanya pertandingan olahraga dimana ada sekumpulan orang yang sangat banyak pada suatu area tertentu atau pasar malam serta kongres antar negara. Untuk kasus ini, mungkin solusi sementara seperti penambahan jumlah traffic dengan mendirikan mobile BTS dapat menjadi solusi sementara. Namun penempatan mobile BTS tidak sepenuhnya menjadi solusi yang efektif. Karena operator cenderung menjadikan masalah biaya sebagai pertimbangan Utama, sehingga solusi lain harus diupayakan dengan syarat pertama adalah biaya yang rendah. Hal yang bisa dilakukan adalah dengan mengaktifkan feature yang ada pada perangkat BSC dan BTS yang memungkinkan BTS untuk membagi beban trafiknya dengan sel di sekitarnya. Feature ini berbedabeda istilahnya untuk vendor yang berbeda. Misalnya vendor Ericsson dinamakan Cell Load Sharing (CLS). Aplikasi dari feature ini akan dibahas lebih dalam pada bagian lain dari BAB ini. c. Long term growth Kongesti yang terjadi karena memang meningkatnya kebutuhan akan kapasitas trafik. Jika terdapat long term growth, suatu jaringan harus meningkatkan kapasitas trafiknya menurut kebutuhan yang ada. Analisa kongesti dimulai dengan mengidentifikasi apakah kongesti terjadi hanya pada SDCCH atau TCH atau kedua-duanya. Kongesti yang terjadi pada SDCCH dan TCH pada suatu sel hanya bisa diselesaikan dengan menambahkan physical capacity (TRU - Transceiver Unit) di sel tersebut.
39
Dengan mempertimbangkan jumlah kanal yang tersedia pada sel yang terkena kongesti. Jika rnemungkinkan rnenambah kapasitas dengan rnenambah
TRU,
jika
tidak
rnernungkinkan,
maka
harus
di
implernentasikan BTS baru untuk rnenarnbah kapasitas. Selain itu implementasi microcell juga dapat rnernbantu mengurangi kongesti tetapi hanya pada area tertentu saja. d. Handover Handover
adalah
fungsi
yang
sangat
penting,
dimana
handover
memperlihatkan integritas suatu jaringan GSM secara keseluruhan. Jika handover suatu jaringan GSM mempunyai kinerja yang je1ek, rnaka pelanggan akan merasa kualitas jaringan GSM tersebut jelek semuanya.
2.4.2
Kapasitas Traffic Seperti yang telah di bahas sebelurnnya bahwa suatu trafik kongesti adalah
merupakan masalah utama dalam jaringan GSM, karena jika terjadi kongesti dapat membuat kinerja suatu jaringan telekomunikasi secara keseluruhan memburuk. Selain itu tingkat pelayanan kepada pelanggan pun menjadi menurun. Oleh karena itu, masalah ini harus segera diselesaikan. Berikut ini adalah alur proses optimisasi dalam menganalisa trafik kongesti. 1. Kongesti pada BTS – melakukan ekspansi kapasitas atau traffic balancing pada BTS 2. Kongesti pada BSC – melakukan ekspansi kapasitas atau traffic balancing pada BSC
40
3. Kongesti pada trunk – melakukan ekspansi kapasitas atau traffic balancing pada trunk 4. Kongesti pada MSC – melakukan ekspansi kapasitas atau traffic balancing pada MSC Pada masalah kongesti di atas banyak kemungkinan bisa menjadi penyebab terjadinya kongesti. Hal ini menyebabkan juga banyak hal yang harus dilakukan untuk mengatasinya. Hal pertama yang harus dilakukan adalah ekspansi jaringan. Akan tetapi jika biaya menjadi pertimbangan ada hal lain yang bisa diupayakan yaitu dengan melakukan traffic balancing. Proses ini bisa dilakukan dengan syarat utama adalah jaringan di sekitarnya yang menjadi pendukung mempunyai kapsitas yang cukup rendah sehingga bisa menampung trafik dari proses ini nantinya. Trafik pada suatu sistem komunikasi GSM ditentukan oleh beberapa faktor diantaranya adalah ketersediaan kanal, alarm, dan lain lain. Pemahaman terhadap teori trafik sangat penting untuk mengerti prinsip perencanaan suatu jaringan komunikasi selular dalam menentukan kebutuhan kanal pembicaraan di suatu daerah tertentu. Trafik pada sistem komunikasi selular ditentukan oleh tingkah laku pelanggan dan hal ini menjadi perhatian operator karena perilaku pelanggan menentukan strategi dalam pelayanan pelanggan. Kebutuhan daerah cakupan ditentukan oleh luas daerah dan banyaknya BTS, sedangkan untuk kapasitas trafik tergantung dari jumlah kanal pembicaraan yang tersedia. Bisa saja kapasitas dari kanal pembicaraan tidak sesuai dengan kebutuhan kapasitas trafik di BTS tersebut. Untuk itu diperlukan optimasi dari daerah cakupan BTS untuk mendapatkan kapasitas yang diharapkan.
41
Untuk dapat menentukan berapa trafik yang ditawarkan oleh suatu jaringan selular maka perlu diperhitungkan banyaknya jumlah panggilan yang terjadi dalam jangka waktu yang ditentukan, kemudian dikalikan dengan waktu rat-rata pendudukan kanal trafik dan dapat dirumuskan sebagai berikut : .……………….(2.1)
dimana :
2.4.3
n
: jumlah call attemp dalam satu jam pengamatan
h
: rata-rata waktu pendudukan kanal
T
: waktu pengamatan ( 1 jam/3600 detik)
Tingkat Pelayanan / GOS (Grade Of Service) Apabila jumlah pelanggan pada kasus di atas meningkat atau rata-rata
waktu panggilan meningkat dengan kapasitas yang tetap maka tingkat kongesti jaringan akan tinggi. Oleh karena itu pada saat merencanakan suatu jaringan baru atau penambahan jaringan yang telah ada perlu ditentukan tingkat kongesti jaringan pada nilai yang yang dapat diterima. Grade of Service atau tingkat pelayanan yang dapat diberikan adalah probabilitas suatu panggilan yang ditolak oleh jaringan yang dinyatakan dalam persen. Grade of Service (B) dapat didefinisikan sebagai berikut : …...……………….(2.2)
Atau dapat pula didefinisikan sebagai berikut :
42
…..……………….(2.3)
Umumnya nilai GOS dapat diterima antara 2 – 5 % saat jam sibuk. Biasanya pada jaringan selular ditentukan besar GOS adalah 2%, yang artinya dari 100 panggilan ada 2 panggilan yang tidak terlayani.
2.4.4
Congestion Pengertian kongesti adalah tidak bisanya atau ditolaknya MS melakukan
panggilan atau menduduki kanal pada sebuah sel yang muncul apabila sebuah attemp atau usaha untuk menduduki kanal TCH gagal karena semua kanal pada sel tersebut terpakai. Kongesti dapat diukur dengan menghitung jumlah attemp yang gagal dibagi total attemp seperti yang ditunjukkan pada rumus di bawah ini : ……………..……(2.4)
2.4.5
Handover dan Hysteresis Apabila pelanggan atau MS bergerak mendekati perbatasan sel menuju
daerah cakupan sel di sebelahnya maka kuat sinyal yang diterima oleh MS tersebut akan melemah. Hal ini dideteksi oleh sistem selular yang kemudian memindahkan kanal radio ke BTS sel – sel tetangganya (neighbour cell). Proses selanjutnya adalah melakukan penyambungan panggilan ke sebuah kanal
43
frekuensi baru pada sel yang baru tanpa penyelaan panggilan atau pemberitahuan pada MS. Proses Handover ini tidak langsung terjadi setelah MS bergerak melalui garis batas sel (cell border) antara sel A dan sel B, akan tetapi harus melampaui batas hysteresis terlebih dahulu. Hysteresis ini dibuat untuk mengurangi adanya efek handover pingpong yaitu handover yang sudah sukses ke cell B kembali lagi ke cell A kemudian handover lagi ke cell B dan terjadi berulang-ulang. Handover ping-pong terjadi pada pelanggan yang sering bergerak di daerah border cell.
Gambar 2.12. Handover dan Hysteresis
44
Gambar 2.13. Handover Ping-Pong
Gambar 2.14. Hysteresis untuk mengurangi Handover Ping-Pong
Gambar 2.15 Handover melewati Hysteresis
45
Handover success merupakan persentasi jumlah handover yang berhasil dibandingkan dengan total handover yang terjadi. Handover success rate dirumuskan dengan ………..……(2.5)
Semakin besar jumlah handover yang sukses maka semakin besar persentase handover success rate.
2.4.6
Utilisasi Kanal Pada Sel Utilisasi atau kata lainnya adalah okupansi, merupakan tingkat
penggunaan kanal. Apabila suatu sel mempunyai kapasitas kanal tertentu yang cukup banyak, sedangkan pelanggan di area tersebut masih sedikit, maka penggunaan kanal di sel tersebut masih rendah. Perhitungan utilisasi kanal trafik pada sel adalah dengan membandingkan trafik yang terjadi pada saat itu pada periode tertentu dengan kapasitas trafik terpasang yang dihitung berdasarkan GOS pada tabel Erlang B. ………..……(2.6)
2.5 Arsitektur RBS Ericsson Radio Base System (RBS) merupakan perangkat yang ada di BTS. RBS termasuk semua radio dan perangkat interface transmisi yang dibutuhkan dalam radio. Ericson telah mengeluarkan 3 versi RBS yaitu, RBS 2000, RBS 3000, dan
46
RBS 6000. Namun pada laporan tugas akhir ini yang akan digunakan adalah RBS versi 2000 dan versi 6000
2.5.1
Arsitektur RBS 2000 RBS 2000 adalah radio base station generasi kedua dari Ericson yang
dikembangkan untuk spesifikasi GSM, yang memberi tampilan cepat dan efektif serta biaya perawatan yang lebih murah, dan instalasi yang lebih sederhana. Yang lebih penting RBS 2000 dapat mendukung kedua konfigurasi antena yaitu omni directional dan sector cell. Setiap RBS khususnya pada bagian Transceiver Unit (TRU) memiliki sepasang frekuensi, dimana satu frekuensi untuk transmitter (perpindahan sinyal ke MS), sedangkan frekuensi satunya untuk receiver (menerima sinyal dari MS). Berikut adalah Masing-masing fungsi dari modul yang terdapat di dalam RBS2000 dan akan dijelaskan secara lengkap seperti berikut ini : 1. Distribution Switch Unit (DXU) Distribution Switch Unit (DXU) adalah sentral kontrol unit dari RBS. Terdapat satu DXU pada setiap RBS. DXU menyediakan interface time slot ke transceiver yang sudah ditentukan. Fungsi-fungsi dari DXU adalah sebagai interface dan mengontrol link ke BSC, memeriksa berapa waktu untuk komunikasi dari MS ke BTS, sebagai alarm apabila terjadi masalah pada perangkat yang terhubung,interface Operation and Maintenance Terminal (OMT), dan menyimpan database konfigurasi cabinet yang terhubung dengannya.
47
Distribution Switch Unit (DXU) menyediakan sistem interface ke Abis interface dan
digunakan
untukcross
connect time
slots
individu
ke transceivers. DXU juga menyediakan RBS synchronization timing reference untuk operasi RBS. 2. Transceiver Unit (TRU) Transceiver Unit (TRU) mengandung circuit receiver dan transmitter yang dibutuhkan untuk menangani 8 time slot informasi pada air interface. TRU mengandung
sirkit
pengukuran
RF
yang
digunakan
untuk testing transmitter dan receiver properties. 3. Combining and Distribution Unit (CDU) Combining and Distribution Unit (CDU) bertanggung jawab untuk mengkombinasikan sinyal yang terkirim dari berbagai transceiver dan mendistribusikan sinyal terima ke semua transceiver. 4. Fan Unit and Fan Control Unit (FCU) Modul ini bertugas untuk mengawasi & mengontrol modul Fan untuk meregulasi kondisi lingkungan di dalam cabinet. 5. Power Supply Units (PSUs) Power Supply Units (PSUs) mencatu tegangan AC dan DC sebagai sumber tegangan utama dan menyediakan sistem tegangan DC. 6. AC/DC Connection Unit ( ACCU/DCCU ) Modul AC/DC internal untuk penghubung dengan Rectifier. 7. Internal Distribution Module (IDM )
48
Berfungsi untuk mendistribusi catu daya kepada setiap module yang membutuhkan tenaga listrik. 8. Tower Mounted Amplifier Control Module ( TMA - CM ) Berfungsi untuk memberika catu daya kepada module amplifier pada antenna.
\ Gambar 2.16 Arsitektur RBS2000
2.5.2
Arsitektur RBS 6000 RBS 6000 adalah radio base station yang memiliki fungsi yang sama
dengan RBS2000. Perbedaan antara RBS 6000 dan RBS 2000 adalah dimensi yang dimiliki oleh RBS 6000 lebih kecil, ringkas, dan sederhana. maka apabila suatu saat dilakukan upgrade penambahan module tidak perlu lagi untuk
49
melakukan penambahan cabinet cukup dengan melakukan penambahan modul saja sehingga dapat menghemat ruangan pada shelter
Gambar 2.17 Arsitektur RBS6000
Penjelasan Gambar : A. Fan untuk mendinginkan Module B. Power Connection Filter ( PCF ) C. Support Hub Unit ( SHU ) D. Support Control Unit ( SCU ) E. Power Distribution Unit ( PDU ) F. Radio Unit ( RU ) G. Digital Unit ( DU )
50
H. Power Filter Unit ( PFU ) I. Busbar Cabinet J. Ruangan untuk perangkat transmisi ( Optional )
Gambar 2.18 Poto RBS6000
Berikut adalah penjelasan Masing-masing fungsi dari modul yang terdapat di dalam RBS6000 : 1. Fan Berfungsi untuk mengalirkan udara ke dalam cabinet sehingga dapat mendinginkan modul-modul yang ada. 2. Power Connection Filter ( PCF ) Menghubungkan input listrik eksternal ( Rectifier ) untuk mencatu daya cabinet RBS. 3. Support Hub Unit ( SHU )
51
Menghubungkan unit perangkat seperti PDU ke DU. 4. Support Control Unit ( SCU ) Mengatur Module Fan dan membantu eksternal EC-Bus termasuk catu daya untuk modul SAU. SCU bisa sebagai pembatas HUB pada -48 VDC sehingga SHU tidak dibutuhkan pada kasus 2 fasa. 5. Power Distribution Unit ( PDU ) Mendistribusikan tegangan -48 VDC kepada module-module yang ada dalam RBS. 6. Radio Unit ( RU ) Memiliki 4 buah ( untuk modul RUS ) Transceiver Unit . memiliki circuit receiver dan transmitter yang dibutuhkan untuk menangani 8 time slot informasi pada air interface. RU mengandung sirkit pengukuran RF yang digunakan untuk testing transmitter dan receiver properties. 7. Digital Unit ( DU ) Digital Unit adalah sentral kontrol unit dari RBS. Untuk setiap BTS memiliki 1 buah DU, Sehingga maksimum pada setiap cabinet RBS adalah 4 DU. DU menyediakan interface time slot ke transceiver yang sudah ditentukan.
Fungsi-fungsi
dari
DU
adalah
sebagai interface,
mengontrol link ke BSC, memeriksa berapa waktu untuk komunikasi dari MS ke BTS, sebagai alarm apabila terjadi masalah pada perangkat yang terhubung, interface Operation and Maintenance Terminal (OMT), dan menyimpan database konfigurasi cabinet yang terhubung dengannya. Digital
Unit
menyediakan
sistem interface ke Abis
interface dan
digunakan untukcross connect time slots individu ke transceivers. DU juga
52
menyediakan RBS synchronization timing reference untuk operasi RBS dan timing untuk operasi antar RBS. 8. Power Filter Unit ( PFU ) Berfungsi untuk menstabilkan tegangan -48 VDC di RBS.
