Gambar frekuensi reuse

FREKUENSI REUSE
Frequency Reuse adalah penggunaan ulang sebuah frekuensi pada suatu sel, dimana
frekuensi tersebut sebelumnya sudah digunakan pada satu atau beberapa sel lainnya.
Terbatasnya spektrum frekuensi yang dapat digunakan pada sistem komunikasi bergerak
menyebabkan penggunaan spektrum frekuensi tersebut harus seefisien mungkin. Jarak
antara 2 sel yang menggunakan frekuensi yang sama ini harus diatur sedemikian rupa
sehingga tidak akan mengakibatkan interferensi.
Latar belakang penerapan frequency reuse ini adalah karena adanya keterbatasan
resource frekuensi yang dapat digunakan, sedangkan kebutuhan akan ketersedian coverage
area yang lebih luas terus meningkat. Maka agar coverage area baru dapat diwujudkan,
dibuatlah sel-sel baru dengan menggunakan frekuensi yang sudah pernah digunakan
sebelumnya oleh sel lain. Gambar di bawah ini menunjukan pemetaan geographis
penggunaan freukensi pada beberapa sel, dimana digunakan mekanisme frequency reuse.
Gambar di atas menjelaskan Ilustrasi konsep reuse frekuensi seluler. Sel dengan
huruf yang sama menggunakan set frekuensi yang sama. Dalam contoh ini, ukuran cluster,
N, sama dengan tujuh, dan faktor reuse frekuensi 1/7 karena setiap sel mengandung
sepertujuh dari jumlah saluran yang tersedia
Inti dari konsep selular adalah konsep frekuensi reuse. walaupun ada ratusan kanal
yang tersedia, bila setiap frekuensi hanya digunakan oleh satu sel, maka total kapasitas
sistem akan sama dengan total jumlah kanal.
Dalam penggunaan kembali kanal frekuensi diusahakan agar daya pemancar
masing masing
BS
tidak
terlalu
besar,
hal
ini
untuk
menghindari
adanya
interferensi akibat pemakaian kanal yang sama Interferensi Co-Channel).
Frekuensi Reuse
Jarak minumum frekuensi reuse yang diperbolehkan ditentukan oleh beberapa
faktor, yaitu jumlah sel yang melakukan frekuensi reuse, bentuk geografis suatu wilayah,
tinggi antena, dan besarnya daya pemancar pada masing masing base station.
Jarak bebas interferensi frekuensi reuse
Dalam hal ini jarak minimum frequency reuse dapat dicari dengan rumus
pendekatan teori sel hexsagonal, yaitu :
𝐷
= √3𝐾
𝑅
Rumus mencari jarak minimum frekuensi reuse
Dimana :
D
= Jarak minimum sel yang menggunakan kanal frekuensi yang sama.
R
= Radius sel, dihitung dari pusat sel ke titik terjauh dalam sel.
K
= Banyaknya sel per kelompok / pola sel / pola frequency reuse.
Pola frequency reuse pada sistem selular diperlihatkan gambar. Pengaturan pola
tersebut harus sebaik mungkin, hal ini untuk menghindari interferensi akibat adanya
penggunaan kanal yang berdekatan (Interferensi Adjacent Channel) dan interferensi cochannel.
Gambar frekuensi reuse
Besaran D/K disebut sebagai faktor reduksi kanal dengan frekuensi yang sama.
Besaran tersebut menentukan kualitas transmisi dalam perencanaan sistem selular agar
tidak terjadi interferensi co-channel. Dari persamaan juga terlihat bahwa, jika jarak D
semakin besar, maka jumlah kelompok sel akan bertambah, sehingga interferensi cochannel akan berkurang, dengan catatan daya pemancar pada BS tidak terlalu besar. Tetapi
untuk pita frekuensi yang sama, jumlah kanal/sel akan berkurang yang berarti kapasitas
trafik per sel akan lebih kecil.
Handoff
Pada komunikasi seluler, istilah handoff merupakan proses transfer suatu ongoing
call atau data session dari suatu kanal yang terhubung dalam satu inti jaringan ke kanal lain.
Pada komunikasi satelit, istilah tersebut diartikan pengalihan tanggung jawab kontrol satelit
dari satu stasiun bumi k stasiun yg lain tanpa kesalahan (loss) atau interupsi layanan. Istilah
British English untuk panggilan seluler adalah handover, yang terminologinya berstandar
3GPP yang berasal dari teknologi Eropa seperti GSM dan UMTS.
Gambar 4. Proses terjadinya Handoff
TIPE HANDOFF :
Untuk menjelaskan klasifikasi di atas mengenai inter-cell dan intra-cell handoff,
dapat pula dibagi menjadi hard dan soft handoff:
•
Hard handoff 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.
•
Soft handoff 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.
Kegunaan dari hard handoff adalah apabila terjadi suatu keadaan dimana suatu
panggilan hanya menggunakan satu kanal. Hard handoff dilakukan secara singkat dan
seringkali tidak dirasakan oleh pengguna. Pada sistem analog bisa saja terdengar seperti
bunyi “klik” atau “beep” yang sangat singkat, sedangkan pada sistem digital hal ini hampir
tidak terasa. Keuntungan lain dari hard handoff adalah perangkat telepon tidak memerlukan
kemampuan untuk menerima dua atau lebih kanal secara paralel, sehingga lebih murah dan
sederhana. Namun hal ini juga memiliki kekurangan, yaitu tingkat keberhasilan yang rendah
dimana kerap kali terjadi panggilan putus atau terganggu. Teknologi yang mendukung hard
handoff biasanya memiliki prosedur atau tata cara untuk menstabilkan koneksi dari sel
sumber apabila koneksi ke sel target tidak dapat dilakukan (gagal). Namun sayangnya proses
stabilisasi ulang ulang ini tak selalu berhasil (pada beberapa kasus panggilan akan terputus)
dan bahkan memungkinkan pula prosedur tersebut justru mengakibatkan putusnya
sambungan.
Sementara itu, keunggulan dari soft handoff adalah, sambungan pada sel sumber
hanya akan terputus ketika sudah tersambung dengan sel target sehingga kemungkinan
putusnya panggilan lebih rendah. Namun, keunggulan yang lebih besar adalah pemeliharaan
kanal yang secara simultan pada banyak sel dan panggilan hanya bisa gagal apabila kanal
terinterferensi atau mengalami pemudaran (fade) pada waktu yang bersamaan. Fading dan
interferensi pada kanal yang berbeda tidak saling berhubungan, sehingga kemungkinan
terjadi dalam waktu yang bersamaan dalam kanal sangatlah kecil. Sehingga kehandalan
koneksi meningkat apabila panggilan menggunakan soft handoff. Karena pada suatu
jaringan seluler, mayoritas handoff terjadi pada tempat-tempat yang tidak terlingkupi
dengan baik, dimana panggilan (secara frekuentif) menjadi tidak dapat diandalkan ketika
kanal mengalami interferensi atau fading, soft handoff membawa peningkatan yang
signifikan untuk peningkatan kehandalan dari sel dengan tidak menggabungkan interferensi
dan fading dalam satu kanal. Namun keunggulan ini berdampak pada makin kompleksnya
perangkat keras dalam telepon, yang harus dapat digunakan untuk memproses beberapa
kanal secara paralel. Harga lain yang harus dibayar adalah beberapa kanal dalam jaringan
harus disediakan untuk satu panggilan. Hal ini mengurangi jumlah kanal yang bebas
sehingga mengurangi kapasitas jaringan. Dengan menyesuaikan durasi selama handoff dan
ukuran dari area yang ditangani, teknisi jaringan dapat menyeimbangkan manfaat dari
kehandalan panggilan ekstra untuk melawan harga (konsekuensi) dari pengurangan
kapasitas.
IMPLEMENTASI HANDOFF
Realisasi praktis dari soft handoff pada jaringan seluler adalah menambahkan daftar
sel target yang potensial, yang dapat digunakan untuk pengalihan panggilan dari sel target.
Sel target yang potensial disebut tetangga (neighbour) dan daftarnya disebut neighbour list.
Pembuatan list untuk sel yang diberikan tidak dilakukan secara dengan mudah dan
menggunakan perangkat komputer khusus. Mereka mengimplementasikan algoritma yang
berbeda dan bisa digunakan untuk input data dari daerah pengukuran atau dari prediksi
komputer dari propagasi gelombang radio pada area yang dilingkupi sel.
Selama terjadinya panggilan, satu atau lebih parameter sinyal pada kanal sumber
dimonitor dan dinilai untuk diputuskan kapan handoff dibutuhkan. Arah downlink (forward
link) dan/atau uplink (reverse link) juga dimonitor. Handoff bisa saja diminta oleh telepon
atau oleh BTS dari sel sumber tersebut dan pada beberapa sistem oleh BTS terhadap
neighbouring cell. Telepon dan BTS dari neighbouring cell saling memonitor sinyal satu sama
lain dan calon target terbaik dipilih di antara sel dalam neighbouring cell. Pada beberapa
sistem, terutama yang berbasis CDMA, calon target juga bisa dipilih dari sel yang tidak
berada di dalam neighbouring list. Setelah proses tersebut selesai maka selesai pula usaha
untuk mengurangi interferensi selama efek “near-far”.
Co-channel interference
Interferensi co-channel merupakan fungsi dari parameter q yang didefinisikan sebagai:
𝐷
q=𝑅
dimana:
D = jarak antara sel-sel yang menggunakan frekuensi yang sama
R = radius selNilai q disebut faktor pengurangan interferensi co-channel (co-channel
reductionfactor) dapat ditentukan untuk setiap level dari perbandingan sinyal
terhadapinterferensi yang diinginkan.
Co-channel interface atau CCI disebabkan oleh sel yg menggunakan frekuensi Yg
sama, Dimana sel ini disebut sbg sel co-channel. CCI ini tidak dapat dihilangkan dgn
memperbesar daya pembawa di pemancar. Ini karena, bila daya dinaikkan maka akan
menaikkan daya Interferensi yg berasal dari sel co-channel. Untuk menghilangkan pengaruh
interferensi, maka Jarak sel co-channel harus dipisahkan sedemikian sehingga secara fisik
tidak terpengaruh oleh propogasi gelombang.
CCI tidak dipengaruhi oleh daya pemancar tetapi merupakan fungsi jari-jari sel, R dan jarak
Sel co-channel, D. Parameter co-channel reuse, Q di definisikan sebagai perbandingan D/R
Yang dinyatakan sebagai :
Q = D / R = √3𝑁
Semakin besar Q, maka semakin besar jarak sel co-channel yg akan mengurangi
pengaruh Interferensi. Nilai Q yg besar juga akan meningkatkan kualitas transmisi
disebabkan dgn Mengecilnya level co-channel interference. Nilai Q yg kecil menyebabkan
kapasitas sistem Meningkat karena ukuran cluster menjadi kecil.
Perbandingan sinyal terhadap interfernce atau signal to interference ratio (SIR) dinyatakan ;
Seperti telah diketahui bahwa daya yg diterima oleh suatu receiver akan semakin
turun dgn
Makin jauh jarak receiver dari transmitter. Dapat di katakan untuk daya yg disebabkan oleh
Suatu sumber penginterferensi pada komunikasi seluler sebanding dgn jarak sebagai D-n,
Dimana n adalah faktor rugirugi propogasi (2<n<5). Untuk jumlah kanal penyebab
interferensi I=6, didapat nilai SIR sebagai :
1
𝑖
𝑆
𝐷𝑘 −𝑛
= ∑( )
𝐼
𝑅
𝑘=1
Adjacent-channel interference
Adjacent-channel interference (ACI) merupakan gangguan yang disebabkan oleh
asing kekuatan dari sinyal dalam saluran yang berdekatan . ACI dapat disebabkan oleh
penyaringan tidak memadai (seperti penyaringan yang tidak lengkap tidak diinginkan
modulasi produk dalam FM sistem), tidak benar tala atau kontrol frekuensi miskin (dalam
saluran referensi, saluran mengganggu atau keduanya).
ACI dibedakan dari crosstalk .
Regulator siaran sering mengelola spektrum siaran untuk meminimalkan gangguan
yang berdekatan-channel. Sebagai contoh, di Amerika Utara, radio FM stasiun di satu
wilayah tidak dapat dilisensikan pada frekuensi yang berdekatan - yaitu, jika suatu stasiun
dilisensikan di 99,5 MHz di kota, frekuensi 99,3 MHz dan 99,7 MHz tidak dapat digunakan di
mana saja dalam jarak tertentu dari pemancar stasiun itu, dan frekuensi kedua berdekatan
99,1 MHz dan 99,9 MHz dibatasi untuk penggunaan khusus seperti stasiun-daya rendah.
Pembatasan serupa sebelumnya diterapkan pada frekuensi ketiga yang berdekatan juga
(yaitu 98,9 MHz dan 100,1 MHz dalam contoh di atas), tetapi ini tidak lagi diamati.
Berdekatan-channel interferensi yang Sebuah penerima pengalaman dari pemancar B
adalah jumlah kekuatan yang B memancarkan ke A channel-yang dikenal sebagai "emisi
yang tidak diinginkan", dan diwakili oleh ACLR (Berdekatan Channel Rasio Kebocoran)-dan
kekuasaan yang A mengambil dari saluran B, yang diwakili oleh ACS (Channel Berdekatan
Selektivitas). B memancarkan daya ke A saluran disebut berdekatan-channel kebocoran
(emisi yang tidak diinginkan). Hal ini terjadi karena filter RF memerlukan roll-off , dan tidak
menghilangkan sinyal sama sekali. Oleh karena itu, B memancarkan beberapa kekuatan
dalam saluran yang berdekatan yang diambil oleh A. A menerima beberapa emisi dari
saluran B karena roll off dari filter selektivitas. Selektivitas filter dirancang untuk "memilih"
saluran.
POWER CONTROL
Power Control merupakan suatu upaya untuk mengontrol daya pancar dari BTS atau
dari MS agar mendapatkan kualitas komunikasi yang baik, level interferensi dapat ditekan
seminimal mungkin dan memaksimalkan kapasitas. Dalam sistem CDMA, interferensi di jalur
forward dan reverse dapat dikurangi dengan suatu mekanisme penurunan pemakaian daya
oleh MS atau BTS. Dengan diaturnya level daya pancar MS atau BTS maka pemakaian daya
MS atau BTS dan juga interferensinya dapat dikurangi. Power Control dalam sistem
komunikasi CDMA terdiri dari dua jenis, yaitu:
1. Forward Link Power Control
Forward Link Power Control merupakan kontrol daya dari arah BTS ke MS. Secara
garis besar Forward Link Power Control ditujukan untuk mengontrol level daya pancar BTS.
Sedangkan untuk lebih jauh lagi, pada arah BTS ke MS, power control dibutuhkan untuk
meminimumkan interferensi ke sel lain dan untuk mengimbangi terhadap interferensi dari
sel lain. Metode yang digunakan adalah fast closed loop power control yang bertujuan untuk
memperbaiki performansi MS yang berada di tepi sel dimana sinyal dari BTS semakin lemah
sedangkan interferensi dari sel lain semakin kuat. BTS secara periodik akan menurunkan
daya pancarnya, sementara MS mengukur frame error ratio (FER) yang terjadi. Ketika FER
mencapai nilai 1% maka MS meminta BTS agar tidak lagi menurunkan daya pancarnya
2. Reverse Link Power Control
Reverse Link Power Control merupakan kontrol daya dari arah MS ke BTS. Pada
lintasan balik ini, sinyal akses jamak menduduki spektral frekuensi yang sama tetapi jarak
dari masing-masing MS dalam satu BS tidak sama. Inilah yang mengakibatkan interferensi
pada arah balik lebih dominan terjadi karena aktifitas mobility (pergerakan) MS dalam sel
akan mempengaruhi besar kecilnya redaman
propagasi dan level daya terima di BS.
Penerimaan sinyal dari MS terdekat (near-in) akan menghalangi penerimaan sinyal yang
lebih lemah dari MS lebih jauh (far-end). Pergerakan MS akan mengakibatkan perubahan
loss tetapi di lain hal pergerakan MS akan mengakibatkan slow fading atau fast fading yang
mengakibatkan level daya terima berflaktuasi terus menerus. Untuk mengatasi problem
tersebut, skema kontrol daya reverse link dibagi menjadi dua bagian yaitu :
a. Reverse Link Open Loop Power Control (RLOLPC)
Algoritma proses RLOLPC adalah jika MS menerima sinyal pilot dengan
daya tinggi
maka MS akan menurunkan daya pancarnya, begitu juga sebaliknya. Jadi sebenarnya
pengontrollan daya dilakukan berdasarkan informasi hasil pengukuran sinyal pilot dari BS
pada lintasan maju (forward link). RLOLPC merupakan kontrol daya untuk mengestimasi
perubahan (fluktuasi)
level daya yang lambat yang diakibatkan slow fading effect, RLOLPC
terlalu lambat untuk mengestimasi fluktuasi daya yang cepat akibat fast fading.
b. Reverse Link Close Loop Power Control (RLCLPC)
Penggunaan teknik direct sequence spread spectrum untuk sistem seluler CDMA
memerlukan penggunaan beberapa bentuk dari adaptive power control.Power control
menyediakan cara untuk menyamakan level daya yang diterima
pada BS untuk semua MS
yang berada di coverage BS tersebut. Tanpa power control, near-far effect dapat secara
drastis menurunkan kinerja sistem.
Algoritma CLPC menggunakan estimasi daya yang diterima pada BS untuk
menginstruksikan setiap MS untuk mengurangi level daya pancarnya.Mekanisme CLPC
dapat secara efektif mengkompensasi variasi kanal yang cepat akibat multipath fading
dalam sistem teresterial, dimana delay propagasi dan proses lebih kecil dibandingkan waktu
korelasi dari kanal