Study Case: cdma2000 1x Network Planning

Study Case: cdma2000 1x Network Planning Oleh : Nachwan Mufti A, ST [email protected]

Studi Kasus Perencanaan Jaringan CDMA2000 1X

1

Organisasi

Study Case : cdma2000 1X Network Planning •

A. Pendahuluan

page 3

•

B. Aspek2 Perencanaan Jaringan cdma2000 1X

page 11

•

C. Studi Kasus

page 9

•

D. Pengembangan Jaringan

page 14

•

E. Konsep Optimasi

page 20

•

F. Terimakasih


2

A. Pendahuluan

Basic Network Objectives • • • • • •

Coverage Building/Vehicle Penetration Traffic Schedule Performance Economics Go


3

A. Pendahuluan

Basic Network Objective (1) • COVERAGE: Jumlah sel yang cukup untuk memberikan cakupan service pada daerah implementasi

Back Studi Kasus Perencanaan Jaringan CDMA2000 1X

4

A. Pendahuluan

Basic Network Objective (2) • BUILDING/VEHICLE PENETRATION: memberikan level sinyal yang cukup untuk penetrasi gedung dan kendaraan


5

A. Pendahuluan

Basic Network Objective (3) • TRAFFIC: memastikan dimensioning yang tepat untuk grade of service yg diinginkan (misal: prosentase blocking)


6

A. Pendahuluan

Basic Network Objective (4) • SCHEDULE: membangun jaringan dan mencapai implementasi komersial pada waktu yang tepat ! untuk mencegah kerugian signifikan akibat potensial customer ‘lari’ pada kompetitor


7

A. Pendahuluan

Basic Network Objective (5) • PERFORMANCE: mendesain, membangun, dan mengatur jaringan untuk memberikan service yang andal ( relatif ‘bebas’ dari kesalahan pembangunan hubungan, drop call,kualitas sinyal yang jelek, dsb)


8

A. Pendahuluan

Basic Network Objective (6) • ECONOMICS: memberikan return on investment (ROI) yang cukup untuk mendukung operasional dan kembalinya modal. Pertimbangan ekonomi: – Mendukung operasional jaringan – Mendukung kemungkinan pertumbuhan (ekspansi) jaringan – Menutupi biaya depresiasi perangkat jaringan Back Studi Kasus Perencanaan Jaringan CDMA2000 1X

9

A. Pendahuluan

• Network desain mempengaruhi semua objective tadi • Tiga hal yang pertama disebut, secara langsung menghasilkan desain network yang baik. Sedangkan tiga hal berikutnya konsekuensi logis dari suatu desain network yang baik.


10

B. Aspek2 Perencanaan Jaringan cdma2000 1X START

Kapasitas

Analisa kapasitas yang dibutuhkan Atot = (Erlang) Kapasitas sistem dari BW yang dialokasikan Asel = (Erlang / sel)

Prediksi trafik yang dibutuhkan sampai dengan beberapa tahun ke depan (Analisis statistik demand)

Diagram alir umum perencanaan sel jaringan selular (Sistem berbatas kapasitas) END

Kualitas

Yes OPTIMASI • Threshold handover • Daya Pancar • Noise Figure, dll

Jumlah sel Atot /Asel = (sel)

Luas Sel =

No

KUALITAS OKE ?

Luas Area Pelayanan Jumlah Sel

Analisa Pathloss Analisa Link Budget Perhitungan Daya Frequency Planning Studi Kasus Perencanaan Jaringan CDMA2000 1X Coverage

Jari − Jari Sel =

Luas Sel 2,6

11

B. Aspek2 Perencanaan Jaringan cdma2000 1X START

Kapasitas

Analisa kapasitas yang dibutuhkan Atot = (Erlang/kbps) Kapasitas sistem dari BW yang dialokasikan Asel = (Erlang / sel)

Prediksi trafik yang dibutuhkan sampai dengan beberapa tahun ke depan (Analisis statistik demand)

Jumlah sel Atot /Asel = (sel)

Luas Sel =

Luas Area Pelayanan Jumlah Sel

Jari − Jari Sel =

Luas Sel 2,6

Diagram alir perencanaan jaringan CDMA2000 1X

Kualitas

END

Yes OPTIMASI No • Kapasitas ! fungsi dari kualitas transmisi dan penanganan interferensi

Kualitas & Kapasitas OK?

Analisa Pathloss Analisa Link Budget Link balancing Alokasi daya forward PN offset planning

Studi Kasus Perencanaan Jaringan CDMA2000 1X Coverage

12

B. Aspek2 Perencanaan Jaringan cdma2000 1X cdma2000 1X Design Model Components 3

Geographical Geographical Info: Info: •Coverage •Coverage Areas Areas •Clutter •Clutter Types Types •Subscriber •Subscriber Density Density •Max •Max Bearer Bearer rates rates

CDMA 2000-1X Specifications

Technology Assumptions Assumptions Technology

User User Mix Mix

2

AN Dimensioning CN Dimensioning

Service Service Analysis Analysis

Traffic Analysis

Traffic Traffic Mix Mix Per Per Area Area •Bit •Bit Rate Rate •Service •Service Type Type •Activity Factor •Activity Factor •UL/DL •UL/DL Load Load •QoS •QoS

Network Costing Dense Urban Urban Suburban Rural

Market Data Data Market

1

Service Usage

{Total {Total Population, Population, New New Subscribers, Subscribers, Average Average Subscribers} Subscribers} per Segment per Segment


13

B. Aspek2 Perencanaan Jaringan cdma2000 1X 1

Data Market Jaringan yang akan dibangun harus mampu menangani demand trafik data dan suara. Jaringan umumnya direncanakan untuk menangani trafik sampai beberapa tahun ke depan

• Pertumbuhan user

U n = U 0 (1 + f p )

n

Un

jumlah user total setelah tahun ke-n

Uo

jumlah user saat perencanaan

fp

faktor pertumbuhan


14

B. Aspek2 Perencanaan Jaringan cdma2000 1X 2 Distribusi Market Pada Wilayah Perencanaan 2.1. Masing-masing wilayah direncanakan dgn perhitungan terpisah

rural area

urban area

suburban area


15

B. Aspek2 Perencanaan Jaringan cdma2000 1X 2.2. Analisis demand Dihitung demand trafik untuk masing-masing kriteria daerah layanan dan dilakukan perhitungan kebutuhan sel/sektor untuk masing-masing kriteria daerah tersebut


16

B. Aspek2 Perencanaan Jaringan cdma2000 1X 3

Spesifikasi cdma2000 1X 3.1. Reverse Pole Capacity

Reverse Pole Capacity = N =

Asumsi :

W/R  Eb   No + Io  adjust

 1 . 1+ f

 1 . .G s  ρ

W = bandwidth 1 kanal RF CDMA

1228800 Hz

R

= Data rate

9600 bps (voice)

f

= Rasio interferensi luar thd dalam sel

0,7

ρ

= Faktor aktivitas suara atau data

0,4 (voice)

(vocoder rate set 1)

Gs = Gain sektorisasi

2,4

Eb  = Perbandingan energi per-bit per total noise dan  (Io+ No)adjust interferensi (sbg syarat kualitas di bawah kondisi power control tak sempurna) ! 7,2 dB Studi Kasus Perencanaan Jaringan CDMA2000 1X

17

B. Aspek2 Perencanaan Jaringan cdma2000 1X • Persamaan reverse pole capacity diatas dapat diaplikasikan utk IS-95 atau IS-2000 • Nilai syarat parameter performansi Eb/(No+Io), bergantung pada kecepatan, FER, diversitas, kesempurnaan dekorelasi, dsb • Untuk Fixed System, Eb/(No+Io) requirement lebih rendah 3 – 4 dB tergantung situasi, shg kapasitas akan lebih besar • Dalam desain, diasumsikan reverse pole capacity tidak akan dicapai. Umumnya perencanaan mengasumsikan kapasitas reverse link adalah 75% dari reverse pole capacity (75% = loading factor) , • Untuk asumsi-asumsi yang diberikan, kapasitas pole reverse ≈ 19 (Utk GoS 2% ! 12,3 Erlang per-sektor)


18

B. Aspek2 Perencanaan Jaringan cdma2000 1X 3.2. Forward Capacity Kapasitas forward ditentukan dari ketersediaan daya yang dialokasikan untuk traffic channel. Ketersediaan daya ini didapat setelah dilakukan Link Balancing untuk arah reverse dan arah forward. Referensi : Ppilot = 15 – 20% Pcell site Psync = 10% Ppilot = 1,5 – 2%Pcell site Ppaging = (30% - 40%) Ppilot = 7%Pcell site Ptraffic = (71% – 76,5%) Pcell site

Ptraffic mobile =

Ptraffic

(M total .α ) M total = M (1 + ξ )

M = jumlah mobil yg aktif tiap sektor ξ = faktor overhead channel utk kanal ekstra (soft handoff) α = faktor aktivity channel


19

B. Aspek2 Perencanaan Jaringan cdma2000 1X 3.3. Link Balancing Daya yg berlebih pada arah forward akan memberi kontribusi interferensi ekstra pd sel lain. Sedangkan daya berlebih pada arah reverse akan mengurangi kapasitas. Link balancing diperlukan untuk meminimalkan interferensi dan mencegah permasalahan handoff akibat perbedaan cakupan forward dan reverse.

Didefinisikan balancing factor (Bf) ! diinginkan Bf = 0

B f = [(SIR )min − (Ec / I t )min ] + [N 0 Fcell − N 0 Fmobile ].Bw + [ pb − pm ]

(

 φ pilot − 10( Ec / I t )min /10. 1 + 10 (ξ ) /10 + 10 log  1− ρ  (SIR)min

= perbandingan daya sinyal dan interferensi minimum

N0

= rapat noise receiver

(Ec/It)min = Nilai Ec/It min yang diharapkan Fcell

= noise figure base station

Fmobile

= noise figure MS

)   

Bw

= bandwidth

pb

= daya pancar BTS

pm

= daya pancar MS

φm

= prosentase daya kanal pilot

ρ

= cell loading factor

ζ

= I0c / I0


20

B. Aspek2 Perencanaan Jaringan cdma2000 1X 3.4. Maximum Allowable Pathloss ( Lpmaks) Maksimum allowable pathloss digunakan untuk mengetahui cakupan maksimum dari sistem yang direncanakan. Dihitung dari link budget arah reverse. Gain antena Tx (dB)

Tx EIRP per traffic channel (dBm)

max Tx power per traffic channel, Pt (dBm)

Loss Propagasi (dB)

Loss kabel, konektor , dan combiner (dB)

Gain antena Rx (dB) Loss kabel, konektor , dan filter (dB) Fading Margin - Gain SHO (dB) Margin interferensi Sensitivitas Receiver (dBm)

Receiced Signal Power (dBm) Daya input ke receiver (dBm)

C/No

Spectral Noise Figure

Noise power spectral density, No (dBm/Hz)

Efective noise power spectral density


21

Reverse Link Budget Maximum allowable pathloss dipakai sebagai ukuran, sistem berbatas cakupan atau sistem berbatas kapasitas.

Maksimum allowable pathloss


22

B. Aspek2 Perencanaan Jaringan cdma2000 1X 3.4. Komponen-Komponen Link Budget • Margin Interferensi Noise Rise Versus Percent System Loading dB 20 18 16 14

75% Loading

12

50% Loading

10 8 6 4 2 0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

99

% System Loading


23

B. Aspek2 Perencanaan Jaringan cdma2000 1X • Fading Margin dan Gain Soft Handoff 100.0%

90.0%

80.0%

70.0%

60.0%

50.0%

15.0

14.0

13.0

12.0

11.0

10.0

9.0

8.0

7.0

6.0

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

0.0

40.0%

Fade Margin (dB)

Konsep soft handoff yang berarti koneksi ditangani oleh beberapa kanal menyebabkan fading margin dikoreksi sebesar Gain SHO. Motorola mengasumsikan Gain SHO = 3,5 dB Studi Kasus Perencanaan Jaringan CDMA2000 1X 24

C. Studi Kasus

Permasalahan Desain • Bayangkan ! – Anda diminta untuk mendesain suatu sistem wireless untuk suatu daerah. Misalkan cdma2000 1X adalah platform teknologi yang dipilih – Jaringan yang didesain harus memenuhi kriteria cakupan, penetrasi dan trafik yang ditetapkan


25

C. Studi Kasus

Data Awal dan Asumsi • Teknologi yg digunakan dalam desain, mis: CDMA • Area cakupan, misal: Kota Bandung • Pertumbuhan sistem direncanakan untuk jangka waktu tertentu, misal: 5 tahun • Skenario implementasi jaringan, mis: dilakukan dalam beberapa fasa dimulai dari core market, diikuti ekspansi pd tahun-tahun berikutnya sehingga coverage meluas • Obyektif GOS 2% Erlang B • Cell edge reliability 75%, penetrasi outdoor dan indoor


26

C. Studi Kasus Perhitungan Estimasi Jumlah Pelanggan

U n = U 0 (1 + f p )

n

Asumsi : • U0 = Jumlah user saat perencanaan • fp = Faktor pertumbuhan pelanggan • n = Jumlah tahun prediksi

7500 pelanggan 0,3 5 tahun

Berdasarkan nilai asumsi diatas didapatkan estimasi jumlah pelanggan untuk lima tahun kedepan adalah 27847 pelanggan


27

C. Studi Kasus

Distribusi Market pada Wilayah Perencanaan

• • • •

Untuk studi kasus Kota Bandung, dengan melihat penyebaran penduduknya maka didapat distribusi pelanggan pada masing – masing wilayah urban dan suburban (sumber: Bappeda) Urban 87,32 % Sub Urban 12,68 % Prosentase penggunaan layanan suara dan data Layanan Suara : 100 % dr pelanggan adalah pemakai layanan suara Layanan Data : 30 % dr pelanggan memakai layanan data Dengan distribusi tersebut didapatkan estimasi pelanggan sbb : Net User (pelanggan) Urban Suburban Jenis Layanan Suara 24316 3531 Data 7295 1059 TOTAL PELANGGAN 31611 4590


28

C. Studi Kasus

Estimasi Intensitas Trafik Layanan • Layanan Suara Avoice =

BHCA × h × α S × Pv 3600

Asumsi : AVOICE = Offerred traffic layanan suara (erlang) BHCA = Rata-rata usaha yang dilakukan pelanggan untuk melakukan panggilan selama jam sibuk h = Rata-rata lamanya sebuah panggilan αS = Rata-rata waktu efektif yang digunakan untuk melakukan suatu panggilan = Jumlah pelanggan layanan suara PV

1,25 call/BH/subs 72 second 0,4 24316 (urban) 3531 (sub urban)


29

C. Studi Kasus Kemudian dengan menggunakan tabel Erlang B dapat diketahui jumlah kanal yang dapat menampung intensitas trafik tersebut sehingga dapat diketahui offered trafic untuk layanan suara :

Offered Traficsuara = N x Rv bps Asumsi: Rv = Rate Layanan Suara 9600 bps • Layanan Data

Offered traffic data =

Pd × Throughput x 8 bit / byte 3600

Asumsi Troughput = Rata-rata jumlah byte yang dibutuhkan oleh setiap pelanggan selama jam sibuk Pd = Jumlah pelanggan layanan data


129,77 byte/BH/subs 7295 (urban) 1059 (sub urban) 30

C. Studi Kasus Berdasarkan nilai asumsi diatas didapatkan estimasi trafik tiap layanan adalah Jenis Layanan Suara Data TOTAL

Offered Traffic (Kbps) Urban Suburban 2467,2 422,4 2103,72 305,39 4570,92 727,79


31

C. Studi Kasus

Reverse Pole Capacity Reverse Pole Capacity = N =

Asumsi :


 1 . 1+ f

 1 . .G s  ρ

W = Bandwidth 1 kanal RF CDMA

1228800 Hz

R

= Data rate

9600 bps (voice)

f

= Rasio interferensi luar thd dalam sel

0,7

ρ


0,4 (voice)

(vocoder rate set 1)


2,4

Eb  = Perbandingan energi per-bit per total noise dan  (Io+ No)adjust interferensi (sbg syarat kualitas di bawah kondisi power control tak sempurna) ! 7,2 dB

Untuk asumsi-asumsi tersebut, kapasitas pole reverse ≈ 21 user/sektor Sehingga kapasitas sel adalah 201.600 bps / sektor Studi Kasus Perencanaan Jaringan CDMA2000 1X

32

C. Studi Kasus Perhitungan Jumlah Sektor Total _ Offered _ Trafic

∑ sektor = Total _ Offered _ Trafic

sektor

Dari perhitungan sebelumnya didapatkan jumlah sektor adalah • Urban : 22 sektor • Sub Urban : 4 sektor

Rsel =

LuasSel 2,59

Dengan luas daerah urban 118,11 km2 dan daerah suburban 49,18 km2 Didapatkan: • Jari – jari sel urban adalah 2,38 km • Jari – jari sel sub urban adalah 3,08 km Studi Kasus Perencanaan Jaringan CDMA2000 1X

33

C. Studi Kasus

Reverse Link Budget • • • •

Penentuan sistem berbatas cakupan atau sistem berbatas kapasitas didasarkan pada besarnya pathloss yang terjadi pada ujung sel. Perhitungan pathloss untuk daerah urban dan daerah suburban menggunakan persamaan Okumura-Hatta. Hasil perhitungan pathloss untuk daerah urban adalah 135,92 dB dan untuk daerah sub urban adalah 129,21 dB Dari hasil diatas didapatkan pathloss < maximum allowable pathloss, sehingga sistem berbatas kapasitas


34

C. Studi Kasus

Link Balancing

(

 φ − 10( EC It )min /10 ⋅ 1 + 10(ξ ) /10 B f = [(SIR)min − (EC I t )min ] + [NoNFb − NoNFm ]⋅ Bw + [ pb − pm ] + 10 log P 1 − lf  Asumsi Bf : Faktor balancing 0 -13,8 dB (SIR)min : Perbandingan daya sinyal dan interferensi minimum (Ec/It)min : Nilai (Ec/It ) minimum -13 dB No : Rapat Noise Receiver -173,98 dB NFb : Noise figure BTS 6 dB : Noise figure MS 10 dB NFm Bw : Bandwidth 1228800 Hz pb : Daya pancar BTS 40 dBm pm : Daya pancar MS 23 dBm φ : Prosentase daya kanal pilot ζ : Ioc/Io 2,5 dB lf : Cell loading factor 0,75 Dengan asumsi tersebut didapat prosentase daya kanal pilot 14,83 %


)   

35

C. Studi Kasus

Forward Link Budget Prosentase Daya Kanal Forward : • • • • •

Kanal Pilot 14,83 % Pcell = 31,711 dBm Kanal Sync 1,483 % Pcell = 21,711 dBm Kanal Paging 7 % Pcell = 28,451 dBm Kanal Trafik 76,69 % Pcell = 38,847 dBm Kanal Trafik per User = 27,774 dBm


36

C. Studi Kasus

Perhitungan Kualitas Kanal Forward : (E C

I t )rec , ch = Pr , ch

 0 ,1 No 10 0 ,1 Pr, tot − 10 0 ,1 Pr, ch − 10 log Rch − 10 log  10 + f . Bw 

Asumsi Pr,ch = Daya yang diterima user Rch = Rate kanal forward No F Bw

= Rapat Noise Receiver = Rasio interferensi luar thd dalam sel = Bandwidth

  

1228800 bps (pilot) 9600 bps (trafik) -162,82 dBm/Hz 0,7 1228800 Hz

Dengan asumsi diatas didapatkan nilai (Ec/It) kanal pilot adalah –9,99 dB untuk daerah urban dan –14,60 dB untuk daerah suburban. Sedangkan (Eb/It) kanal trafik adalah 6,72 dB untuk daerah urban dan 7,087 dB untuk daerah suburban. Studi Kasus Perencanaan Jaringan CDMA2000 1X

37

C. Studi Kasus

PN Offset Planning •

Adjacent Offset Alias

[

]

d > r ⋅ 10 21 10 γ − 1 Asumsi r = Jari – jari sel

2,38 km (urban) 3,08 km (sub urban) γ = Pathloss exponent 4 (urban) 3,5 (sub urban) Dengan asumsi tersebut didapatkan jarak minimal BTS dengan offset yang berdekatan adalah 5,59 km untuk urban dan 9,18 km untuk sub urban. Kemudian dapat ditentukan jarak antar pilot yang berdekatan (PILOT_INC)

PILOT _ INC =

D + 0 ,5W A 64


38

C. Studi Kasus Asumsi D = d (m) / 244 = 5,59 km WA = 28 chip Sehingga didapatkan jarak antar pilot adalah 0,35. Namun, minimal PILOT_INC adalah 1 (64 chip) sehingga jarak minimal BTS dengan pilot berdekatan adalah 12,2 km. •

Co - offset Alias

d ≥ 122WA + 2 R Asumsi d = Jarak BTS dengan pilot sama R = Jari – jari sel 2,38 km (urban) 3,08 km (sub urban) 28 chips W A = Search window Studi Kasus Perencanaan Jaringan CDMA2000 1X

39

C. Studi Kasus • Dengan asumsi tersebut maka didapatkan jarak minimum BTS dengan • Kode PN pilot yg sama adalah 8,176 km untuk daerah urban dan 9,576 km untuk daerah sub urban.


40

C. Studi Kasus

Interface Prototype Perangkat Lunak Kemampuan prototype software: -Perhitungan jumlah sel -Link budget -Link balancing -Plot sel sederhana


41

C. Studi Kasus


42

D. Pengembangan Jaringan General Strategy in Initial Planning Plan untuk load dan jumlah site yang cukup • Pemilihan site yg optimal • Cegah penambahan site baru terlalu cepat • Utilisasi spektrum yang efisien

Alternatif solusi : Initial phase

Initial phase

• Instalasi sebagian site dan menggunakan teknik-teknik perluasan coverage utk mengatasi blank spot ! menggunakan solusi2 antena atau repeater-repeater

• Akusisi keseluruhan site tetapi install hanya sebagian dari BSS equipment ! install less sector menggunakan antena omni, dsb

Extension phase

Extension phase

• Menambah site-site baru

• Menambah lebih banyak hardware BS , sektor atau carrier baru

• Menambah sektor/ carrier baru pada eksisting site


43

E. Konsep Optimasi • Optimasi pada sistem CDMA berkaitan dengan keberhasilan penanganan interferensi pada sistem. • Konsep optimasi ini dapat dimulai dari rumusan kapasitas sistem CDMA yang merupakan fungsi dari parameter-parameter yang bisa berubah tergantung dari kondisi implementasi

Reverse Pole Capacity = N =


 1 . 1+ f

 1 . .G s  ρ

W = bandwidth 1 kanal RF CDMA R

= Data rate

f

= Rasio interferensi dari luar sel thd interferensi dari dalam sel

ρ




44

E. Konsep Optimasi o Faktor interferensi ( f ) " Implementasi single cell (rural sel) menyebabkan f = 0, sehingga kapasitas naik " Antena yg memiliki karakteristik backlobe minimum akan berkontribusi terhadap pengurangan interferensi shg kapasitas akan naik " Kondisi daerah turut berkontribusi thd kapasitas, shg probabilitas blocking juga merupakan fungsi dari mean pathloss exponent " dsb

o Gain sektorisasi ( Gs ) " Implementasi sektor yg semakin banyak akan mampu menekan interferensi lebih baik, sehingga kapasitas semakin besar


45

F. Terimakasih • Copy standard dapat didownload di :

www.3gpp2.org • Pertanyaan mengenai cdma2000, dapat mengirim email ke :

[email protected] • Diskusi mengenai topik perencanaan dapat dialamatkan pada :

[email protected]


46

Study Case: cdma2000 1x Network Planning

Recommend Documents