Dasar Perencanaan Sel Oleh : Nachwan Mufti A, ST
1
Organisasi Modul 10
Dasar Perencanaan Sel
A. Pendahuluan
page 3
B
. Diagram Alir Perencanaan Jaringan
page 8
C
. Dasar Teori Trafik
page 9
D. Kapasitas Jaringan
page 14
E
. Coverage
page 20
F
. Kualitas Jaringan
page 24
G
. Frequency Reuse and Channel C hannel Group Assignment
page 26
H
. Planning Tool
page 31
L
ampiran Tabel
Erlang B
page 33
2
A.
Pendahuluan
Implementasi suatu jaringan telekomunikasi di suatu wilayah disamping berhadapan dengan regulasi telekomunikasi telekomunikasi,, juga akan berhadapan dengan situasi pasar yang harus dipelajari dengan seksama untuk mengantisipasi berbagai kemungkinan. Di bawah ini adalah3 tugas besar yang harus dikerjakan seorang analis pasar ... 1 . Prediksi g ross ross income (pendapatan kasar). B erbagai upaya dapat dilakukan untuk meneliti gross income, diantaranya adalah penelitian populasi penduduk, rata-rata income, tipe-tipe bisnis yang berkembang, dll 2.
Pengenalan kompetitor Penting untuk diketahui situasi kompetitor yang ada, untuk memastikan adanya peluang. Dalam hal ini bisa dilihat cakupan dari kompetitor, performansi sistemnya, maupun juga jumlah pelanggan untuk dibandingkan jumlah pelanggan potensial yang belum terlayani. terlayani.
3 . Keputusan cakupan geografis Pertanyaannya adalah : mana daerah geografi yang dicakup sistem yang diinginkan serta jenis layanan apa yang cocok untuk daerah tersebut ? Pertanyaan tersebut harus dijawab untuk kemudian diteruskan pada B agian Teknik.
3
A.
Pendahuluan
4
A.
Pendahuluan Apa
sesungguhnya peranan seorang engineer ?
Setelah menerima laporan dari analis ekonomi yang meneliti kelayakan ekonomi, tugas seorang engineer untuk mewujudkan jaringan yang andal dari sisi kapasitas, kualitas dengan biaya seefisien mungkin
1. Memulai sketsa perencanaan pada daerah tujuannya adalah menghasilkan cakupan service pelayanan dengan sesedikit mungkin jumlah sebesar mungkin untuk alokasiBW yang diberikan, sebaik mungkin.
pelayanan, pada daerah sel, kapasitas serta kualitas
2. Menentukan jumlah kanal RF yang diperlukan untuk melayani prediksi trafik pada jam sibuk sampai beberapa tahun ke depan. 3. Studi problem interferensi. C ochannel interference, adjacent channel interference, maupun juga kemungkinan terjadinya intermodulasi dari tiap sel. Selanjutnya mencari cara-cara untuk menga tasi hal itu. 4. Studi mengenai probabilitas blocking pada tiap sel, serta mencari langkah-langkah untuk meminimisasi hal tersebut 5. Perencanaan teknologi untuk menyerap pelanggan baru . Jumlah kenaikan pelanggan baru akan tergantung kepada biaya komunikasi, performansi sistem, serta juga kecenderungan bisnis. Secara teknik harus dipikirkan upgrading sistem, teknik-teknik pengembangan kapasitas untuk BW yang terbatas pada layanan sistem komunikasi bergerak.
5
A.
Pendahuluan
Lalu..
Sebelum merencanakan sistem, seorang engineer harus memiliki pengetahuan yang mendalam mengenai dasar-dasar teknologi selular, yang meliputi struktur sel, channel asignment, cell splitting, sistem sel overlay, pemrosesan panggilan, konsep propagasi radio , dan berbagai prinsip lainnya. Seperti yang sudah dijelaskan dimuka, bahwa langkah pertama desain jaringan telekomunikasi selalu berdasar tentang estimasi apa yang akan terjadi pada masa datang terhadap jaringan yang hendak direncanakan. Dalam hal ini prediksi trafik telekomunikasi merupakan hal penting yang pertamakali akan dilakukan. Filosofi umum dari desain jaringan telekomunikasi adalah mendapatkan performansi terbaik dengan minimal cost. Performansi radio meliputi kualitas kanal fisik untuk kontrol / signalling dan juga kanal fisik suara. Dalam kaitan ini, ukuran dari kualitas transmisi adalah S/(I+N) atau biasa disebut RF signal to impairement ratio. Seorang RF enginner harus menganalisis 2 macam kondisi : (1), Pada kondisi yang terburuk, dan (2), Pada kondisi rata-rata yang dicapai oleh jaringan yang didesain. Dalam hal ini, kondisi performansi rata-rata akan menunjukkan ukuran persepsi pelanggan mengenai kualitas yang akhirnya bermuara pada kepuasan pelanggan. Sedangkan analisis kondisi terburuk adalah untuk mencegah berbagai kasus terburuk yang mungkin akan terjadi. 6
A.
Pendahuluan Adalah
cukup sulit untuk mencapai performansi yang diharapkan pada lingkungan komunikasi mobile yang sangat kompleks. Karena itu diharapkan seorang engineer memiliki berbagai pengetahuan untuk melakukan optimalisasi sistem yang nantinya akan melibatkan berbagai solusi kompromi dari berbagai kondisi trade off yang nantinya akan dihadapi. Berbagai metoda optimalisasi jaringan komunikasi bergerak seluler ini diberikan pada bagian selanjutnya.
Tujuan Perencanaan Jaringan Selular ...
Kapasitas
Goal
Coverage Kualitas
7
A.
Pendahuluan Perencanaan jaringan dimulai dari alokasi lebar pita frekuensi yang diberikan pemerintah kepada suatu operator seluler. Alokasi lebar pita frekuensi inilah yang digunakan oleh operator untuk memberikan layanan komunikasi dengan kualitas komunikasi yang sebaik-baiknya dan untuk sebanyakbanyaknya user.
8
B. Diagram Alir Perencanaan Sel Kapasitas
START
Prediksi trafik yang dibutuhkan sampai dengan beberapa tahun ke depan (Analisis statistik demand)
Analisa kapasitas yang dibutuhkan Atot = (Erlang) Kapasitas sistem dari BW yang dialokasikan Asel = (Erlang / sel)
Yes OPTIMASI No Threshold handover KUALITAS Daya Pancar OKE ? Noise Figure, dll
Jumlah sel Atot /Asel = (sel)
Luas
Sel
Luas !
Jari Jari Sel
Kualitas
END
Area Pelayanan Jumlah Sel Luas
!
Sel
2,6
Analisa Pathloss Analisa Link Budget Perhitungan Daya Frequency Planning
Coverage 9
C. Dasar Teori Trafik Intensitas trafik ) P = call arrival rate ( call/hour th = mean holding time ( hours/call ) 1 Erlang didefinisikan sebagai 1 kanal yang digunakan secara kontinyu
Contoh : Diasumsikan terdapat 100 user dengan profil trafik sebagai berikut
Jadi, 100 user menggunakan 3,5
Erlang
trafik rata-rata user adalah 35 mErlang 10
C. Dasar Teori Trafik
G rade Of Service ( GOS ) Informasi tentang intensitas trafik selama jam sibuk akan menjadi dasar untuk dimensioning sistem wireless pada nilai Grade Of Service yang ditentukan Jika sistem tidak didimensioning untuk mendukung trafik, maka panggilan akan sering tertolak ( GOS >> )
G rade Of Service adalah probabilitas panggilan ditolak ( diblok ) selama jam sibuk Dalam lingkungan wireless, target desain GOS adalah 2% atau 5% [BOU]. Target 1% digunakan jika sistem wireless digunakan untuk melengkapi wireline pada aplikasi binis seperti pada low tier PCS .
Tabel GOS diperlukan untuk mengetahui berapa kanal yang dibutuhkan untuk minimum
GOS
yang dipersyaratkan
11
C. Dasar Teori Trafik
Karakteristik M obile Traffic Trafik mobile subscriber secara tradisional umumnya adalah 25 - 35 mErlang selama jam sibuk
Jam Sibuk secara tradisional adalah sekitar jam 10 pagi, dan antara pk. 13.00 sd. 15.00 Kata µjam¶ disini dalam konteks berarti adalah periode, dan tidak berarti / tidak selalu 60 menit
Pelanggan mobile sekarang memiliki karakteristik yang relatif berubah... sedemikian : Pelanggan sekarang tidak didominasi oleh para pekerja yang memiliki mobilitas tinggi yang melakukan panggilan saat jam kerja Jam sibuk sekarang cenderung bergeser ke pk. 16.00 sd. pk 19.00 ( memerlukan penelitian lebih lanjut ) Intensitas trafik tiap pelanggan sekarang cenderung meningkat 12
C. Dasar Teori Trafik
Tabel Trafik
...
Tabel trafik yang mungkin digunakan dalam komunikasi wireless
Tabel trafik disusun dari suatu persamaan probabilitas Contoh : Tabel Erlang B N = total jumlah kanal A = intensitas trafik = Pt 13
C. Dasar Teori Trafik
Tabel Erlang B ... Tabel Erlang B tipikalnya umum digunakan dalam perencanaan sistem wireless. Disebabkan karena sistem umumnya tidak mengakomodasi antrian untuk panggilan baru.
Contoh : Berapa
kanal yang diperlukan untuk mendukung 100 user untuk mencapai GOS 2%, jika rata-rata intensitas trafik seorang user adalah 30 m E
14
D. Kapasitas Jaringan Traffic Demand Analisis statistik pertumbuhan pelanggan diperlukan untuk estimasi jumlah pelanggan pada waktu-waktu mendatang. Ukuran sel yang kita rancang, harus mampu melayani sejumlah user yang diprediksikan pada suatu daerah ( traffic demand ) Demand trafik selalu dihitung sampai beberapa tahun kedepan ( 5 tahun, 10 tahun, dsb ) untuk mengamankan investasi dan tergantung juga dari prospek bisnis, efisiensi berkaitan dengan laju perkembangan teknologi, dsb. Umumnya untuk penentuan lokasi, dan jaringan fixed kabel (jika ada) akan direncanakan untuk waktu yang lebih panjang dibandingkan dengan jaringan perangkat radionya.
ATOT
= Jumlah estimasi user x Trafik rata-rata per-user
15
D. Kapasitas Jaringan
Kapasitas jaringan
akan tergantung kepada lebar pita (bandwidth) yang diberikan, serta pada efisiensi spektral komunikasi yang bersangkutan yang akan diimplementasikan. Jumlah user yang bisa dilayani tiap sel untuk bandwidth tertentu yang dialokasikan adalah didefinisikan secara umum sebagai berikut :
N
!
BW yang dialokasik an BW 1 kanal RF
v
Jumlah User Simultan
RF / 1 kanal
K
dimana, N = Jumlah user yang bisa dilayani tiap sel K = Ukuran kluster
Contoh : Suatu operator sistem seluler mengalokasikan pita selebar 10 M Hz untuk sistem DCS1800. Berapa kapasitas sistem jika diketahui lebar pita 1 kanal RF DCS1800 adalah 200 k Hz, jumlah user simultan untuk satu kanal R F adalah 8 user, serta ukuran kluster untuk D CS1800 adalah = 3 16
D. Kapasitas Jaringan
Kapasitas trafik per-sel ( Erlang / sel )
( ASEL )
Dari perhitungan sebelumnya, didapatkan jumlah user persel untuk melayani sejumlah N user. Selanjutnya untuk dedicated communication dapat dilihat dari tabel Erlang-B dengan spesifikasi GOS yang dipersyaratkan untuk melihat kapasitas Erlang per-sel Dedicated communication : 1 user memerlukan 1 kanal khusus untuk berkomunikasi 17
D. Kapasitas Jaringan
Jumlah Sel Yang Dibutuhkan ... Jumlah sel yang dibutuhkan di suatu daerah akhirnya akan bergantung kepada demand trafik di daerah tersebut. Dalam hal ini semakin besar demand trafik akan semakin banyak pula sel yang dibutuhkan. Selain itu, jumlah sel tergantung pula kepada kapasitas suatu hubungan :
§
SEL
!
A TOT A SEL
Erlang
tiap sel dengan
ATOT
Jumlah trafik total disuatu wilayah
ASEL
Kapasitas Erlang tiap sel ( tergantung kepada efisiensi spaktral siskomber dimplementasikan
yang
18
D. Kapasitas Jaringan
Luas Sel dan Jari-Jari Sel
...
Luas sel tentunya adalah luas daerah pelayanan dibagi dengan jumlah sel yang terhitung dari bagian sebelumnya...
L SEL
Luas Daerah !
§
SEL
Sehingga, jari-jari sel akan dapat dihitung dari pengertian bahwa untuk sel heksagonal di ketahui hubungan :
L sel ! , Perencanaan daya yang kemudian akan dilakukan harus dapat menjangkau sejarak jari-jari sel tersebut dengan kualitas sinyal tertentu yang tergantung dari ambang batas yang dipersyaratkan.
19
D. Kapasitas Jaringan Untuk
daerah dengan distribusi trafik non-uniform (kondisi umum),
daerah pelayanan akan diklasifikasikan berdasarkan kepadatan user. Sehingga ukuran sel untuk masing-masing daerah klasifikasi tersebut akan berbeda.
rural area
urban area
suburban area
20
E. Coverage Salah satu tujuan perencanaan jaringan komunikasi bergerak wireless adalah memberikan layanan komunikasi pada cakupan (coverage) yang s udah ditentukan. Cakupan yang ditentukan tergantung kepada kapasitas yang hendak dicapai, seperti yang sudah kita bahas pada bagian sebelumnya. Pembahasan topik coverag e akan dimulai dari pertanyaan : Berapa daya pancar yang diperlukan untuk menjangkau sisi terluar sel ? Jawaban dari pertanyaan ini akan dijawab dalam perhitungan Link Bud g et . Perhitungan link budget mengharuskan seorang engineer untuk mengetahui berbagai redaman, loss, margin, serta gain-gain sepanjang lintasan daya untuk komunikasi uplink dan downlink. Secara prinsipil, daya yang ada di penerima harus selalu lebih besar atau sama dengan level daya ambang yang telah dipersyaratkan. Dan menjadi tugas engineer adalah merencanakan (1) berapa daya yang dipancarkan, (2) berapa margin yang diperlukan untuk mengakomodasikan terjadinya fading dan interferensi, dan (3) mengestimasi loss propagasi sejarak jari-jari sel. Perhitungan yang semakin akurat akan semakin baik disebabkan karena perhitungan link budget berkaitan dengan kelas-kelas daya dari perangkat sistem yang kita rencanakan 21
E. Coverage Gain antena Tx (dB)
Tx EIRP per traffic channel (dBm)
Diagram Level
ax 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 (dB) 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
22
E. Coverage
Contoh perhitungan link budget.... Perhitungan dilakukan untuk uplink dan downlink G ain-gain dijumlahkan, loss-loss dikurangkan ...
23
E. Coverage
Contoh perhitungan link budget.... Area yang berbeda membutuhkan persyaratan daya yang berbeda Pathloss total diambil nilai yang terkecil (kondisi uplink, karena lebih terbatas dayanya ), kemudian dimasukkan ke dalam rumus empirik pathoss yang dipakai
24
F. Kualitas Jaringan Kualitas sistem seluler di tunjukkan oleh parameter BER (bit error rate),availabilitas cakupan , dan juga oleh probabilitas blocking . Desain pertama jaringan selular adalah berdasarkan atas trafik yang ingin dicapai , dalam hal ini mengacu pada probabilitas blocking. Untuk parameter kualitas berikutnya, BER akan berkorelasi dengan threshold, dan availability berkorelasi dengan margin fading yang diberikan. Lihat kembali modul sebelumnya tentang fading margin !! Pemilihan perangkat R F juga menempati posisi penting dalam hal memperbaiki kinerja sistem dengan jalan memperkecil Noise Figure perangkat R F. Fs ! F1
F2 1 G1
F3 1 G 1G
2
F4 1 G 1G 2 G
3
25
F. Kualitas Jaringan
Sensitivitas lebih baik !! 26
G. F requency Reuse and Channel G rou p Assi g nments START UP SYSTE M Parameter K diketahui sebagai ukuran kluster yang menunjukkan jumlah sel dalam satu kluster yang ditentukan oleh syarat C/I minimum sistem seluler yang bersangkutan. Arti kluster sedemikian adalah : kanal suara yang didapatkan akan dibagi menjadi sejumlah K grup kanal. Tipikalnya, sistem AMPS mempunyai ukuran kluster 7, sedangkan GSM memiliki ukuran kluster 4. Pada suatu sistem start up yang baru saja direncanakan, kita akan mendapatkan konfigurasi sel heksagonal , yang ukurannya akan didasarkan kapasitas trafik yang akan ditangani sistem. Untuk daerah dengan kepadatan trafik tinggi (hot traffic ), kita mungkin memerlukan ukuran sel yang lebih kecil dari daerah di sekitarnya. Contoh dari suatu sistem start up , dapat dilihat pada gambar di samping ! 27
G. F requency Reuse and Channel G rou p Assi gn ments Langkah I 5 4 3 2
1 7
6 5
4
2
7
5
3
1
6
4
2
2 1
7 6
5 4
7
3
1
6
4
4 3
2 1
7
Untuk channel assi gn ment , pertamakali kita memberikan grup-grup kanal pada sel yang besar, baru kemudian kita memberikan grup-grup kanal pada sel yang kecil.
6 5
4 3
28
G. F requency Reuse and Channel G rou p Assi gn ments Langkah II 5 4 3 2
1 7
6 5
4
2
7
5 5
3
1
6
4
2
2 1
7 6
5 4
7
3
1
6
4
4 3
2 1
7
Selesaikan pemberian grup kanal pada sel besar, dengan sudah mem-plot sel kecil. Sel kecil yang ditengah memiliki grup kanal yang sesuai dengan grup kanal sel besar sebelumnya ( sebelum dilakukan cell splitting )
6 5
4 3
29
G. F requency Reuse and Channel G rou p Assi gn ments Lan gka h III
1 kluster 5 4
3
Putaran 1
7
3
4 2
2
6
5
7
3
6
4 5 4
2
7 6
4 3
2 1
1
6
4
2
7
5
4 3
2 1
7
6 5
4 3
7
6 5 5
1
1
Perhatikan konfigurasi sel kecil ! Dengan mengambil sumbu putaran adalah sel ditengah, putarlah konfigurasi sel kecil sedemikian didapatkanC/I terbaik ( diputar sejauh 2-3 sel ) 30
G. F requency Reuse and Channel G rou p Assi gn ments Hasil
Channel G rou p Assi gm ent !
5 4 3 2
1 7
4
6 5
4
2 7
4
1
6
4 3
2 1
2 3
6
1
7 6
5 4
6 2
5 5
1 7
7
3
4 3
2 1
7
Kasus channel assignment di lapangan seringkali tidak semudah di atas kertas. Seringkali kita terpaksa melakukan pengukuran di berbagai titik untuk memastikan performansi yang ingin dicapai.
6 5
4 3
31
H.
Planning Tool Contoh software planning tool yang sering digunakan adalah Planet (MSI) atau W izard (Agilent) sangat menolong dalam melihat hasil simulasi coverage perencanaan Dari software tersebut juga bisa dilihat cochannel interference dan adjacent channel interference, serta secara otomatis mampu pula merencanakan frekuensi dan kode tiap sel Dalam software, kita memasukkan parameter data lokasi site dan informasi peta (kontur dan bangunan) dabn segera bisa melihat hasilnya Pada prinsipnya, software planning tool tersebut mengestimasi dengan cukup akurat kuat sinyal pada bagian-bagian wilayah perencanaan
32
H.
Planning Tool
Contoh untuk CDMA
33
Lampiran Tabel Erlang B
34
