panggilan)

BAB II TEORI DASAR

II.1 Teori Trafik Secara sederhana trafik dapat di artikan sebagai pemakai. Pemakaian yang diukur dengan waktu (berapa lama, kapan), yang tentunya dikaitkan dengan apa yang dipakai dan darimana, kemana. Dalam sistem telepon, permintaan/panggilan yang datang biasanya tak dapat ditentukan terlebih dahulu tentang kapan dan berapa lama suatu pembicaraan telepon berlangsung atau berapa lama suatu perlengkapan/saluran diduduki. Nilai trafik dari suatu berkas saluran adalah banyaknya (lamanya) waktu pendudukan yang di olah oleh berkas saluran tersebut. Pada perencanaan suatu sistem seluler, kita perlu mengetahui besarnya intensitas trafik yang dapat ditawarkan pelanggan. Intensitas trafik (E) dapat dihitung sebagai berikut : E = λ . th Erlang (Danish Mathematician), dimana : λ = jumlah panggilan yang datang (panggilan/jam) th = waktu pendudukan rata-rata (jam/panggilan) II.2 Karakteristik Trafik Mobil Karakteristik pada trafik sistem komunikasi bergerak adalah sebagai berikut : •

Pada telepon seluler jumlah trafik rata-rata setiap user adalah 25-35 mE. Pengukuran trafik ini dilakukan pada jam sibuk. Secara umum jam sibuk berlaku dari jam 10.00 sampai dengan 15.00

•

Dalam konteks ini jam tidak berarti 60 menit tetapi berarti periode

18

•

Kenaikan tiap user lambat

•

User lebih lama menggunakan telepon dalam keadaan diam daripada bergerak

Distribusi Erlang yang digunakan pada trafik ini adalah erlang B atau di sebut juga disebut juga distribusi Poisson, dimana : •

Kedatangan panggilan yang acak ( random arrival ) dengan rate rata-rata datangnya panggilan = a ( konstan/tetap, tak tergantung jumlah pendudukan yang ada) karena jumlah sumber panggilan tak terhingga (besar)

•

Jumlah saluran (rangkaian) yang menampung/melayani tak terhingga/besar swehingga panggilan yang dating selalu dapat dilayani oleh saluran-saluran tersebut, dan pola pendudukannya punya distribusi eksponensial negative)

Dalam penghitungan jumlah user dan karakteristik trafik di CDMA 2000 1x dapat kita pergunakan beberapa parameter dibawah sebagai berikut : a. Penentuan jumlah trafik untuk user yang mempergunakan voice : A voice =

BHCA × h × α s × Pv erlang 3600

Dimana : A voice

: Offered traffic layanan suara (erlang)

BHCA

: Rata-rata usaha yang dilakukan pelanggan untuk melakukan panggilan selama jam sibuk (call/Busy Hour/subs)

h

: rata-rata lamanya sebuah panggilan (second)

αs

: rata-rata waktu efektif yang digunakan untuk melakukan suatu panggilan

Pv

: Jumlah pelanggan layanan suara Kemudian dengan menggunakan table Erlang B dapat diketahui jumlah kanal

yang dapat menampung intensitas trafik tersebut sehingga dapat diketahui offered traffic untuk layanan suara : Offered Trafic suara = N x Rv bps Dimana :

19

N

: jumlah Kanal

Rv

: data rate layanan suara

b. Penentuan jumlah trafik untuk user yang mempergunakan data : Offered Traffic data

= Apelanggan . throughput bps

Dimana : Throughput

: rata-rata jumlah byte yang dibutuhkan oleh setiap pelanggan selama jam sibuk (byte/BH/subs)

Apelanggan

: rata-rata trafik pelanggan pada jam sibuk

Sehingga

: Atotal = Avoice + Adata

II.3 Perhitungan Kapasitas Sel

Pada CDMA 2000 1x berbeda konsepnya dengan GSM dimana pada GSM antara kanal trafiknya untuk arah dari BTS ke MS atau sebaliknya dalam kanal yang sama sedangkan pada CDMA akan berlaku sebaliknya dimana kanal arah BTS ke MS (link Forward) dan arah dari MS ke BTS (link reserve) akan dibedakan yang berarti kualitasnya juga akan berbeda. II.3.1 Jumlah dan Ukuran Sel

Jumlah sel ditentukan oleh kapasitas sel dan jumlah trafik yang dibutuhkan, yang kemudian dapat dihitung dengan persamaan : ∑ sel =

Total offered traffic Total offered Trafficsel

Luas sel dapat dihitung dengan membagi luas area layanan dengan jumlah sel yang telah dihitung. Kemudian jari-jari sel dapat dihitung dengan persamaan. R sel =

Rsel

Luas Sel 2,59

:jari-jari sel

20

II.3.2 Model Propagasi Okumura-Hatta

Model propagasi ini memiliki ruang lingkup yang luas dimana kondisi yang dimungkinkan untuk daerah sub urban ini adalah : a. Frekuensi kerja antara 100 MHz sampai dengan 3000 MHz b. Jarak antara BTS dengan MS adalah 1 Km sampai dengan 100 Km c. Permukaan tanah yang berbeda d. Tinggi antenna BTS 20 m sampai dengan 1000m ( hTX) e. Tinggi MS antara 1 m sampai dengan 10 m (hRX) f. Merupakan daerah campuran antara bisnis dan pemukiman dengan rata-rata tingkat bangunan sampai 5 tingkat (untuk sub urban) Untuk persamaan rugi-rugi redaman dapat kita tuliskan sebagai berikut : Lp(dB) = 10 Log gt + 10 Log gr – 20 Log fMHZ – 20 Log dkm –32,44 Dengan :

gt = gain pemancar gr = gain di sisi penerima f = frekuensi kerja d = jarak antara user dan pamancar (Km)

Model ini oleh Hatta dikembangkan dengan asumsi pada daerah dengan profile geografis datar sehingga persamaannya menjadi : Lurban (dB) = 69,55 + 26,16 Log fMHZ – 13,82LoghTX – a (hRX)+(44,9-6,55log hTX) Log dkm Dimana : 150 ≤ fMHZ ≤ 1500........ ( Pendekatan dari frekuensi kerja yang digunakan)

21

1

≤ dkm ≤ 20............. ( Pendekatan jarak antara user dan pemancar)

30 ≤ hTX ≤ 200 ............( Pendekatan ketinggian dari pemancar BTS ) 1

≤ hRX ≤ 10 .............( Pendekatan ketinggian penerima mobile station)

Sedangkan faktor koreksi untuk MS a (hTX) untuk kota sedang dan kota kecil adalah : A(hRX) = (1,1 Log fMHZ – 0,7)hMS – 1,56 Log fMHZ + 0,8 Sedangkan untuk kota besar adalah sebagai berikut :

8,29 (log 1,54 h RX ) 2 - 1,1 ........ f ≤ 200 MHZ    A(hRX) =   3,2 (log 11,75 h ) 2 - 4,97 ...... f ≥ 400MHZ RX   Sehingga persamaan empiris ini untuk daerah sub urban dan ruralnya dapat di dekati dengan persamaan berikut ini : 2

  f  Lsuburban (dB) = Lurban – 2 log c  − 5,4   28  Lrural (dB)

= Lurban – 4,7 (log fc)2 – 18,33 log fc – 40,98

Pada sistem penerima berlaku bahwa daya minimum yang bisa diterima oleh sistem adalah : Pth (dBm) = (Eb/No)reg (dB) + 10 log BR + No (dBm/Hz) No (dBw) = -204 (dBw) + 10 log F Untuk bit rate dapat diketahui bahwa CDMA 2000 1x dapat mencapai bit rate 153,6 kbps, sedangkan Eb/No bisa ditentukan dengan menggunakan grafik BER Vs Eb/No dengan modulasi Orthogonal QPSK atau bisa dicari dengan menggunakan persamaan berikut atau didasarkan atas spesifikasi perangkat dari vendor. Eb (dB) = Pr x (dB) − No(dB) − 10 log BR No

22

Eb/No adalah harga energi per bit terhadap noise spectral density. Semakin besar Eb/No maka kualitas transmisi akan semakin baik.

Dimana, PRX (dB) = 10 log Pt – Lt(dB) – FM (dB) Dengan PRX = Daya yang di terima oleh ms Lt

= Redaman total

Pt

= daya pancar BTS

FM = Fading Margin Lt(dB) = Lp (dB) – Gt(dB) – Gr(dB) + Lf (dB) + Lc (dB) + Ld (dB) Dengan Lf

= Loss Feeder

Lc

= Loss combiner

Ld

= Loss duplexer

Sehingga didapatkan persamaan : PRX (dB) = 10log Pt – Lp (dB) + Gt(dB) + Gr(dB) – Lf(dB) – Lc(dB)- Ld(dB)-FM (dB) Dengan, No(db) = -204 +10 lof F ; F = Noise figure Sehingga Eb/No didapatkan : (Eb/No) = 10logPt – Lf(dB) + Gt(dB) + Gr(dB) – Lf (dB) – Lc(dB)- Ld(dB)- FM(dB) + 204 – log F – 10log BR II.4 Perhitungan Link Budget

- Daya transmisi rata-rata per kanal trafik PTX (dBm) merupakan daya pancar maksimum kanal trafik yang dipancarkan, diperoleh dengan persamaan : PtxBTS = Lp-uplink + Lfeeder – GBTS –GMS + SensitivMS + Mfade + IM + Lpnet - Rugi-rugi kabel, konektor, kombiner LTX Merupakan rugi-rugi pada sistem pemancar yang bisa dilihat pada spesifikasi perangkat BTS pada lampiran

23

- Daya ERP perkanal trafik PERP merupakan jumlah daya output pemancar yang dipengaruhi dengan gain dan rugi-rugi pada arah maksimum PERP = PTX + GTX – LTX - Loss Penetrasi Adalah

rugi-rugi

yang

disebabkan

oleh

keadaan

geografis

seperti

jalan,

gedung,kendaraan - Pembebanan sistem η Adalah pembebanan maksimum yang diperbolehkan pada sistem yaitu mencapai 60% - Interferensi Margin Im Merupakan fungsi pembebanan pada carrier CDMA dimana :  1  Im = 10log   1 −η 

- Sensitivitas penerima Merupakan kuat sinyal minimum yang dapat diterima sistem, dimana : Sensitivitas ms = kTB – (B/R) + NF + (Eb/No) + Im Sensitivitas ms = -134,1 + NF + (Eb/No)(untuk data 9600) - Gain Diversity Ini merupakan toleransi untuk penggunaan diversitas antenna dengan penambahan gain sebanyak 3dB - Fading Margin Merupakan selisih antara kuat daya rata-rata yang diterima dengan kuat sinyal threshold nya minimum penerima - Gain Soft hand off Keadaan dimana pada suatu saat akan hand off, user dilayani oleh lebih dari dua BTS sehingga kuat daya yang diterima juga bertambah - Rugi redaman lintasan maksimum Merupakan redaman total lintasan yang dilalui antara MS dengan BTS Lp = PERP + GRX – LRX – PRX_sensitivity + GDIV – FM + GSHO – Lpent - Perkiraan radius sel

24

 Redaman max - L hatta   d = exp-1  pathloss_slope  

II.5 Perhitungan Link Budget pada sisi kanal II.5.1 Pada kanal Maju

1. ERP kanal trafik/pelanggan : Pada spesifikasi BTS dimana dalam 1 BTS (3 FA) maka akan didapatkan Mtotal = M (1+ η ) Dengan

η

= Presentasi load overheadnya yaitu sebesar 45%

M

= Jumlah Kanal Trafik

Mtotal = Jumlah user maksimumnya Sehingga daya nya : P( trafik / user ) =

Ptrafik M total .α

= Ptrafik − 10 log α − 10 log M total

α= faktor aktivitas kanal (0,4 untuk suara dan 1 untuk data ) 2. Total gain dan loss Gain Loss = Gms + Gbs+GSHO+GDIV-Lfeed-Lbody-Lpnet-FM-Lp 3. Daya terima pada sisi user: Prtotal = Ptotal +GL Prpilot = Ppilot + GL = 6,546 + (-134,96) = -128.414 dBm P(trafik/user) = P(trafik/user) + GL =15,88 +(-134,96) = -119,08 dBm Prsynch = Psynch + GL = 0,7546 + (-134,96) = -144,305 dBm Prpaging = Prpaging + GL = 3,0548 + (-134,96) = -131,905 dBm 4. Interferensi dari user dengan sel yang sama Isc (pada kanal pilot) Isc = 10 log (100,1Prtotal – 100,1Prpilot)-10 log Bw 5. Interferensi dari user dari sel yang berbeda Ioc (pada kanal pilot) 1  Ioc = Isc + 10 log  − 1 ; fr = faktor frekuensi re-use yang bernilai 65%  fr 

25

6. Total Interferensi Ich (pada kanal pilot) Ich = 10 log (100,1Isc + 100,1Ioc) 7. Thermal Noise BTS didefinisikan dengan : No = 10 log (290.k) + NFBTS + 30 ; K = Konstanta Boltzman (1,38x10-23) 8. Rasio Sinyal dan interferensinya :

(Eb It ) (Eb It ) (Eb It ) (Eb It )

rec , pilot

= Pr,pilot – 10log Bw – 10log (100,1No + 100,1 Ipilot)

rec , paging

rec , synch

rec ,trafik

= Pr,paging-10logRpaging-10log(100,1No+100,1Ipaging) = Pr,synch-10logRsynch-10log(100,1No+100,1Isynch)

= Pr,trafik – 10logRtrafik -10log(100,1No+100,1Itrafik)

Parameter Margin yang didapatkan :

( It ) − (Ec It ) = 30,425-7 =23,425dB = (Eb ) − (Eb ) = 16,21 – 7 = 9,21 dB It It = (Eb ) − (Eb ) = 9,838 – 7 = 2,838 dB It It

Mpilot = Mtrafik = Ec Msynch

Mpaging

rec

rec

rec

sp

sp

sp

Hasil yang didapatkan harus bernilai positif yang berarti plan tersebut sudah benar dan parameternya bisa diaplikasikan. II.5.2 Pada Kanal Mundur

Pada arah balik ini (reverse link), akan memberikan hasil sebagai berikut : 1. Penguatan Daya pada MS : PMS = PERP –LMS-GMS 2. Daya yang diterima oleh user : Pr,BTS = PERP + Lp+GBTS-LBTS-Im 3. Interferensi user pada sisi BTS : Isc = Pr,BTS + 10 Log (N-1)+10logα – 10 log Bw N= Jumlah kanal trafik per sector per BTS

26