ANALISA PENYEBAB TERJADINYA GAGAL KONEKSI

ANALISA PENYEBAB TERJADINYA GAGAL KONEKSI PADA JARINGAN 3G INDOSATM2
(STUDY KASUS BTS CITRALAND)
Eka Wahyu Iriandani
Program Studi Tekomunikasi Multimedia – Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
Kampus Elektro-ITS, Sukolilo, Surabaya
Abstrak - Teknologi 3G merupakan teknologi terbaru yang sedang berkembang setelah sebelumnya GSM lalu disusul
CDMA. Namun biasanya harga murah yang ditawarkan operator 3G tidak menjamin kualitas dari suatu pelayanan,
misalnya Akses data yang susah sekali tersambung atau bahkan tiba-tiba putus saat kita melakukan koneksi. Untuk
mengetahui penyebab kegagalan koneksi tersebut, dengan mengambil study kasus BTS 3G IndosatM2 Citraland, maka
dilakukan analisis dari sisi RAN Network dengan melihat data trafiknya dan pendekatan perhitungan analisis radio
propagasi Okumura-Hatta untuk perhitungan pathloss dan pengukuran menggunakan drive test untuk mengetahui
kualitas KPI di lapangan. Berdasarkan hasil analisa dari sisi trafik , power link budget dan kapasitasnya akan
diketahui bahwa penyebab gagal koneksi dikerenakan nilai RSCP yang didapat -90dBm dimana nilai tersebut
melebihi range -15dBm ≤ x ≤ -85dBm dan BTS tetangga yang belum mampu meng-cover.
Kata Kunci : 3G, Gagal Koneksi, Drive test, RAN Network, RSCP.
1.
PENDAHULUAN
Layanan telekomunikasi bergerak berkembang
dengan cepat. Kebutuhan kualitas layanan yang tinggi
dan kapasitas jaringan yang lebih besar menjadi
masalah yang sangat penting. UMTS, merupakan suatu
teknologi sepasang frekuensi pembawa 5 MHz pada
uplink dan downlink dengan alokasi frekuensi untuk
uplink yaitu 1945 MHz – 1950 MHz dan untuk
downlink yaitu 2135 MHz – 2140 MHz yang
memungkinkan banyak user mengakses informasi
dalam frekuensi dan waktu yang sama.
Dengan kelebihan-kelebihan tersebut bukan
berarti UMTS adalah sistem yang sempurna, karena
kenyataannya tingkat kegagalan panggilan maupun
kegagalan koneksi untuk paket data masih tinggi baik
kegagalan karena access failure, drop call, maupun
karena proses handoff yang tidak baik. Semua
kegagalan panggilan tersebut bisa terjadi karena
kondisi jaringan, perilaku masing-masing user,
maupun sistem pada 3G (UMTS). Ketidak sempurnan
pemetaan jaringan misalnya mengakibatkan terjadinya
blank spot dan overlapping sel sehingga kegagalan
koneksi terjadi.
Gagal koneksi yang terjadi pada akses data
antara lain adalah koneksi yang tiba – tiba putus secara
tidak normal dan atau tidak mendapatkan reply dari
server.
Gambar 1. Arsitektur Jaringan UMTS
Channel Element
Pada GSM terdapat istilah kanal. Dimana satu
kanal memiliki delapan times slot dan masing-masing
times slot hanya boleh diduduki satu orang user untuk
jenis service apa pun. Sedangkan dalam WCDMA,
dikenal dengan istilah CE(Channel Element). Konsep
CE ini berbeda dengan Ts. Berikut tabel penggunaan
CE untuk masing-masing service yang berbeda[2]:
Tabel 1. Konsumsi CE pada kanal 3G
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. UMTS (Universal Mobile Telecommunication System)
UMTS merupakan suatu revolusi dari GSM yang
mendukung kemampuan generasi ketiga (3G). UMTS
menggunakan teknologi akses WCDMA. Pada
WCDMA , digunakan sepasang frekuensi pembawa 5
MHz pada uplink dan downlink dengan alokasi
frekuensi untuk uplink yaitu 1945 MHz – 1950 MHz
dan untuk downlink yaitu 2135 MHz – 2140 MHz [1].
1
Tabel 2. Target KPI 3G
INDICATOR
PS Call Setup Success Rate
PS Data RAB Setup Success
Rate
PS Data RAB Drop Ratio
IRAT HO success Rate
SHO Success Rate
2.2 Klasifikasi Daerah
Kontur bumi maupun kerapatan bangunan dalam
kenyataannya memiki kontribusi dalam propagasi
sinyal komunikasi bergerak. Salah satu faktor yang
dapat mempengaruhi nilai path loss adalah kondisi
geografis daerah tersebut. Ada 3 jenis kondisi
geografis, yaitu Rural, Sub urban dan urban. Untuk
tugas akhir ini di pilih daerah urban yang memiliki
karakteristik tertentu. Daerah Urban lingkungannya
ditandai dengan banyaknya gedung tinggi dengan
jalan–jalan yang sempit diantaranya dan terdapat
sedikit (hampir tidak ada) pepohonan. Parameter
daerah urban yang mempengaruhi perambatan
gelombang radio adalah kerapatan rumah, tinggi
rumah, tingkat lalu lintas jalan, lebar jalan. Urban area
atau daerah kota besar adalah daerah yang memiliki
penghalang yang tingginya lebih dari 20 meter (daerah
perkotaan). Pada daerah ini ditandai dengan bangunan
yang tinggi dan padat, misalnya gedung pencakar
langit.
JBRO
97.00%
97.00%
2.00%
97.50%
96.00%
Parameter – parameter yang digunakan dalam tugas
akhir ini adalah:
•
2.3 Okumura – Hata
Model Okumura Hata merupakan model yang
disempurnakan dari Okumura model, sesuai untuk
lingkungan quasi smooth terrain dan tidak
mengakomodasi perubahan radio path profile yang
cepat. Selain itu model ini hanya cocok untuk makro
sel (radius sel lebih dari 1km) [3].
RRC Success (Radio Resource Control)
Merupakan tingkat keberhasilan pendudukan
kanal.
Gambar 2. RRC Conn Setup
•
DAERAH KOTA
Lpath = A – 13,82 log hb + [44,9 – 6,55 log hb] log R –
a (hm) (dB)
Lu =69,55 +26,16log fC –13,83log hT – a(hR) +[ 44,9 –
6,55 log hT ]log d
dimana :
150 ≤ fC ≤ 1500 MHz
30 ≤ hT ≤ 200 m
1 ≤ d ≤ 20 km
a(hR) adalah faktor koreksi antenna mobile yang
nilainya adalah sebagai berikut :
a(hR) = 3,2 (log 1175hR )2 – 4,97 dB
2.4 Radio Access Network (RAN)
Radio Access Network (RAN) adalah
infrastruktur dasar yang di butuhkan oleh system
komunikasi nirkabel 3G, yang mendukung akses
internet berkecepatan tinggi. RAN di fungsikan agar
dapat digunakan untuk mengatur lebar bandwidth yang
dipakai oleh setiap user, termasuk akses internet,
roaming, koneksi ke PSTN dan Quality of Service
(QoS).
RAB Success ( Radio Access Bearer )
Menyediakan sebuah hubungan dari user ke
UTRAN.
Gambar 3. RAB Conn Setup
•
2.5 Parameter – parameter Performansi Jaringan
Untuk mengetahui kondisi jaringan secara
menyeluruh, di perlukan beberapa indicator jaringan
yang di sebut parameter traffik. Berikut adalah tabel
KPI Target pada jaringan 3G Indosat.
CSSR (Call Setup Success Rate)
Mengukur keberhasilan sambungan data yang di
tentukan oleh ketersediaan kanal
2.6 Gagal Koneksi (Failed/Drop Connection)
Gagal koneksi adalah koneksi untuk akses data
yang terjadi pada setelah proses connecting terjadi
tetapi putus secara tidak normal. Drop koneksi data ini
terjadi sebelum bisa akses ke BTS, sudah mendapat
kanal dan sudah berhasil melakukan hubungan tetapi
putus secara tiba – tiba tanpa ada pemutusan secara
normal dari user.
2
3. DATA DAN KONDISI BTS EKSISTING
3.1. Umum
Dalam pelaksanaan analisa traffic data pada
salah satu BTS (Node B) di wilayah Surabaya, di
perlukan langkah – langkah sebagai berikut:
3.3 Kondisi Traffik BTS 3G_Citraland
Dalam tugas akhir ini, periode pengamatan
yaitu 30 Apri 2010 hingga 13 Mei 2010.
Kondisi akses data disini dilihat dari 3 parameter
utama RRC, RAB dan CSSR dengan data pengamatan:
Tabel 4. Data pengamatan trafik 3G_Citraland
Report Title
RSRAN066 - Node B Capacity
Report ID
rsran_ru10/reports/RSRAN066.xml
Report Description Node B Capacity
Start Time
04.30.2010 00:00:00
End Time
05.14.2010 00:00:00
Level: WBTS; 3G_CITRALAND
Objects
(701963000000000287)
Object
Aggregation Level PLMN/RNC/WBTS
Time Aggregation
Level
Hour
Threshold
None
Sorting
None
Data Source
pmwPool
Gambar 4. Diagram Tahapan Analisa
3.2 Kondisi Existing BTS 3G_Citraland
3.2.1 Kondisi Geografis Sekitar BTS 3G_Citraland
Citralan berada di kota Surabaya bagian
barat. Daerah citraland berlokasi di Kelurahan Lontar
Kecamatan Lakarsantri Surabaya. Sebagian besar
daerah ini masih berupa tanah kosong, akan tetapi
sebagian besar penduduk di daerah ini menempati
gedung – gedung bertingkat. Kondisi geografisnya
berupa pegunungan dan merupakan dearah pinggiran
Surabaya.
3.3.1 RRC Connection Setup
Menyediakan koneksi antar terminal (user)
dan Radio Access Network (RAN). RRS Connection
Setup di awali dengan pengiriman pesan dari user ke
SRNC yaitu “RRC Connection Request” hingga
mendapatkan jawaban berupa ketersediaannya kanal
untuk koneksi yang di akan bangun.
Kondisi RRC Setup Failure di dapat dari
prosentase jumlah total “connection setup failed”
selama periode 1 jam.
• RRC
Setup
Fail
BTS
:
sum(RRC_CONN_STP_FAIL_BTS)
• RRC Setup FR, BTS : 100 *
sum(RRC_CONN_STP_ATT)
3.2.2 Letak dan Coverage 3G_Citraland
Lokasi dari node B 3g_Citraland yaitu di
Dusun Kalijaran, Kel. Lontar, Kec. Lakarsantri,
Surabaya.
Tabel 3. Data Site BTS 3G_Citraland dansekitarnya
Name Sta Lat (S) Long (E) Beam
H
Site
(ant)
CITRA_
LAND
U
112.648
-7.28174
65
48
PAKUW
ON
CITRA_
RAYA
U
112.673
-7.29073
65
34
U
112.657
-7.28179
65
53
Dari data di dapat prosentasi RRC Setup Failure
sebesar 0,583% kegagalan koneksi dalam satu hari.
Sedangkan gambar berikut menunjukkan coverage dari BTS
3G_Citraland:
3.3.2 RAB Setup
RAB membangun koneksi dengan CN
mengirimkan “RAB Assigment Request” yang
bertujuan membangun Iu interface ke UTRAN.
RAB Setup Failure
Merupakan kegagalan pembangunan interface diambil
dari total presentase selama 1 jam.
RT RAB setup fails, BTS:
Sum (RAB_STP_FAIL_CS_VOICE_BTS
+RAB_STP_FAIL_CS_CONV_BTS+RAB_STP_FAI
L_CS_STREA_BTS
+
RAB_STP_FAIL_PS_STREA_BTS)
RT RAB setup FR, BTS :
100 * sum(RAB_STP_ATT_CS_VOICE +
RAB_STP_ATT_CS_CONV+RAB_STP_ATT_CS_S
TREA+RAB_STP_ATT_PS_STREA)
Gambar 5. coverage BTS 3G_Citraland
3
3.5 Parameter Link Budget
Parameter yang berpengaruh pada perhitungan
Link Bundget antara lain[3]:
Tabel 5. Parameter yang berpengaruh pada Link
Budget
Parameter
Satuan / Nilai
Tx Power
43 dBm
Frekuensi
1945 MHz (Uplink)
2135 MHz (downlink)
Penetration Loss
15(urban)
12(suburban)
10(rural)
Antena Gain Node 18 dB
B
Tinggi
Antena 30 m
Node B
Tinggi Antena MS
1,5 m
Untuk RAB setup failure di dapat nilai sebesar
0,1667%.
3.3.3
Service CSSR
PS call setup failure, kegagalan melakukan
sambungan yang disebabkan ketidaksediaan kanal.
NRT PS Call Setup FR, BTS:
100* sum ( PS_SETUP_FAIL_BTS_INT
+PS_SETUP_FAIL_BTS_BGR )
PS Call Setup FR, BTS :
100* sum ( PS_SETUP_FAIL_BTS_INT+
PS_SETUP_FAIL_BTS_BGR
PS_SETUP_FAIL_BTS_STRE)
+
Berikut adalah contoh standart dari KPI untuk
beberapa daerah di Jawa Timur:
3.6 Received Signal Code Power (RSCP)
Dalam Perhitungan link budget, dapat juga
diketahui nilai kuat kuat sinyal yang diterim oleh user.
Tabel 6. Indikator KPI untuk RSCP
Gambar 7. KPI RAB Success Rate dan Drop Rate
3.4 Pengukuran dengan Drive Test
Drive test berfungsi untuk mengetahui kondisi
dilapangan dari suatu BTS. Data-data tersebut yang
akan digunakan untuk mengetahui performasi suatu
BTS berdasarkan link budgetnya.
Dibawah ini adalah proses drive test dengan
menggunakan modem huawei dan sebuah laptop,
untuk menghitung Rx Level.
Kuat sinyal (RSCP) = EIRP – wall lost – body loss –
path loss - ∑(handover + fading margin)
4. ANALISIS TRAFIK BTS 3G_CITRALAND
4.1 Umum
Proses analisis ini dilakukan dnegan batasan
akses dari user hingga ke BTS. Titik pengamatan
diambil dari sisi RAN network dengan parameter RRC
conn setup, RAB conn setup atau PS call setup
(CSSR). Analisa juga dilakukan dari hasil drive test
dan juga alokasi penggunaan kanal. Analisis ini
dilakukan dengan data yang diperoleh dari hasil drive
test, dan juga rekapitulasi dari RAN Network.
Gambar 6.. Drive test ( Proses Authenticating )
4.2 Analisis Link Budget BTS Citraland
Perhitungan link budget perangkat BTS dan MS
akan menghasilkan suatu nilai yang merupakan
persyaratan maksimal redaman lintasan dan
menentukan kelayakan suatu link propagasi. Data
teknis perangkat system link arah Uplink dan Downlink
diperlukan untuk menetukan rugi lintasan dan radius
sel maksimum yang di perbolehkan oleh perangkat.
Link budget merupakan perhitungan sejumlah
daya yang didapat oleh penerima berdasarkan daya
output pemancar dengan mempertimbangkan semua
gain dan losses sepanjang jalur transmisi radio dari
pemancar ke penerima.
Gambar 7.. Rx Level untuk coverage 3G_Citraland(dB)
4
Link budget radio bertujuan untuk menghitung
area cakupan sel. Dimana salah satu parameter yang
diperlukan
adalah
propagasi
radio
yang
memperkirakan rugi – rugi propagasi antara pemancar
dan penerima. Parameter lain yang diperlukan adalah
daya pancar, gain antenna, rugi-rugi kabel, sensitivitas
penerima dan lain-lain.
Berikut adalah tabel yang menunjukkan nilai
pathloss dan radius sel menggunakan OkumuraHatta[4].
Tabel 7. Model Okumura Hatta BTS 3G
Link Budget Calculation 3G
DOWN LINK
Morphology
Urban
Coverage
Indoor
In Car
Transmitter
(BTS)
BTS Transmit
power max (dBm)
43
43
Combiner+Filter
Loss (dB)
7,4
7,4
Cable+Connector
Loss (dB)
2,3
2,3
BTS Antenna
Gain (dBi)
18
18
EIRP BTS (dBm)
51,3
51,3
Receiver (MS
Class 4)
MS Rx Sensitivity
(dBm)
-100
-100
Interference
Margin (dB)
2
2
Cable+Connector
Loss (dB)
0
0
MS Antenna Gain
(dB)
0
0
Diversity Gain
(dB)
0
0
Body Loss (dB)
0
0
Rayleigh Fading
Margin (dB)
3
3
Isotropic Power,
50% Ps
-97
-97
Coverage
Probability
95%
95%
Log Normal
Fading Margin
(dB)
5
5
Building
Penetration Loss
(dB)
15
0
Car Penetration
Loss (dB)
0
6
Isotropic Power
-75
-84
Isotropic Path
Loss / DL (dB)
126,3
135,3
OKUMURA HATTA MODEL
Morphology
Coverage
MS Antenna
Height (m)
BTS Antenna
Height (m)
Pathloss
Correction (dB)
Frequency (MHz)
A
Correction Factor
a (hm)
Cell Range (km)
Outdoor
¾
43
Keterangan :
EIRP BTS
7,4
•
2,3
18
51,3
Indoor
Urban
In Car
Outdoor
1,5
30
0
2100
153,8
0,6
-0,000919
1,1
1,7
BTS Transmit Power Max –
(Combiner+Filter
Loss)
–
(Cable+Connector Loss) + BTS
Antenna Gain
BTS Transmit Power Max = Tx output power
at antenna
connector
= 20 Watt
= 43 dBm
=
Lpath = A – 13,82 log hb + [44,9 – 6,55 log hb] log R –
a (hm) (dB)
-100
Keterangan :
A = 153,8 untuk area urban
hb = tinggi antenna BTS (m)
hm = tinggi antenna MS (m)
R = jarak antara BTS – MS (km)
2
0
0
Berdasarkan persamaan diatas, perlu dihitung nilai
faktor koreksi dari antena MS (a(hm)) terlebih dahulu
dengan nilai tinggi antena mobile adalah 1,5m
sehingga di dapat:
0
0
3
•
Faktor koreksi antenna:
a (hm) (dB) = 3,2 {log (1175 hm)}2 – 4,97
= 3,2 {log (1175 x 1,5)}2 – 4,97
= 28,75 dB
•
Jari – jari sel
Berdasarkan Okumura – Hata jari – jari sel
dihitung dengan rumus sebagai berikut :
R = 10 α
Dengan : α = [Lpath – A + 13,82 log hb + a (hm)] /
[44,9 – 6,55 log hb]
-97
95%
5
0
Perhitungan radius sel 3G dengan 4 TRX untuk
morphologi urban coverage outdoor dengan
menggunakan model Okumura-Hata dan data pada
tabel diatas adalah sebagai berikut :
0
-90
141,3
R = 10^{(141,3 – 153,8 + 13,82 log 30) / (44,9 –
6,55log30)} km
= 10^{(141,3 – 153,8 + 20,41) / 35,25} km
= 1,7 km
5
•
Received Signal Code Power (RSCP)[5]
Kuat sinyal (RSCP) = EIRP – wall lost – body
loss – path loss ∑(handover + fading
margin)
= 51,3dBm – 0dB – 0dB –
141,3 dB – (0 dB + 5dB)
= - 94 dBm
5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil pembahasan Tugas Akhir ini maka
diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:
• Penyebab dari gagal koneksi adalah penerimaan
sinyal kurang baik dan site tetangga yang belum
mampu meng-cover, saat user sedang melakukan
koneksi.
• Penerimaan sinyal (RSCP) mempunyai nilai dari
analisa link budget dan drive test adalah -90 dBm,
dimana nilai tersebut berada di luar batas threshold
yang diijinkan yaitu -15≤x≤-85 dBm,
• Nilai RSCP yang di dapat Area yang mempunyai
nilai Rx Level buruk disebabkan karena site
tetangga yang belum mampu meng-cover.
4.3 Analisis Kapasitas Kanal
Analisis ini di gunakan untuk melihat prosentase
kanal yang dipakai oleh user. Sesuai dengan standart
PT. Indosat, pada saat akses 3G, maksimum user yang
dapat mengakses secara bersamaan maksimal adalah
48 user.
4.4 Analisis Drive Test
Parameter pengukuran pada drive test adalah
terletak pada nilai RSCP (Received Signal Code
Power). Di BTS Citraland didapatkan nilai dari
pengukuran dari yang terburuk -90dBm hingga yang
terbaik adalah -40dBm. Nilai tersebut telah melewati
batas standart yaitu -15≤x≤-85 (dBm)
5.2 Saran
• Kontrol nilai Rx Level dapat diperbaiki dengan
perencanaan link budget yang lebih baik, salah
satunya adalah dengan memperbesar gain antenna
BTS.
• Diperlukan kontrol secara rutin dan berkala untuk
pemantauan level penerimaan sinyal dari BTS.
Tabel 8. Hasil pengukuran drive test
BTS
RSCP (dBm)
-40
-46
-50
-62
Citraland
-71
-74
-86
-90
-62
-64
Citraraya
-71
-72
-88
Nilai RSCP terbaik di dapatkan pada sisi
BTS Citraland yang berdekatan dengan BTS
Citraraya, hal ini akan mempengaruhi dari akses user
ke jaringan. Dimana akses user dapat di cover oleh
BTS tetangga.
Berdasarkan perhitungan link budget, nilai
RSCP di dapat mendekati dengan hasil drive test yaitu
sebesar -90dBm. Nilai ini merupakan nilai yg masuk
dalam kategori worst, sehingga dengan didapatnya
nilai ini, maka perlu di rencanakan untuk penyusunan
link budget yang lebih baik.
DAFTAR PUSTAKA
1. NN,
“Arsitektur
3G”
<URL:http://jaringantelekominikasi.wordpress.co
m/2009/03/14/3g-wcdma-umts/> Maret, 2009.
2. Amelia, Riskana Indah. “Analis Penyebab
Terjadinya Drop Call pada jaringan 3G Indosat”
Tugas Akhir, Periode II, 2008.
3. Surjati, Indra., Septiana, Kendri., dan Kurnia,
Yuli. “ Analisis Perhitungan Link Budget Indoor
Penetration WCDMA dan HSDPA di Ponndok
Indah”, Jurnal JETRI, Volume 7, Nomor 2,
Februari,2008.
4. Puspitasari , Ni Wayan dan Dian honesty, Ni
Wayan. “Optimasi Jaringan GSM di Wilayah
Malang”, Tugas Akhir, Juni, 2006.
5. Budiono, Eko. “Analisis Trafik Pada Sistem
Telekomunikasi Seluler Berbasis CDMA 2000
1X di Wilayah Semarang Kota” Tugas Akhir,
Juli, 2006.
RIWAYAT PENULIS
Eka Wahyu Iriandani – Lahir 6
April 1985 di Bojonegoro adalah
putri pertama dari pasangan
(Alm.) Kabul dan Eny Pudji
Astutik. Pendidikan yang pernah
di tempuh adalah SDN Baureno I ,
SLTPN 1 Baureno , SMA Taruna
Nusantara Magelang, D3 Politeknik Negeri Malang
dan melanjutkan ke Perguruan Tinggi Institut
Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya tahun 2008.
penulis masih tercatat sebagai karyawan dari PT
Indosat Mega Media (IM2) dengan posisi sebagai
Customer Service Representatiive. Job desc yang di
dapat saat bekerja di IM2 memberikan inspirasi kepada
penulis untuk menyusun Tugas Akhir ini.
4.5 Perhitungan Traffik RRC, RAB dan PS Call
Setup
Dari pengolahan data dapat di ketahui bahwa nilai
ketiga komponen tersebut masih normal kerana masih
dalam batas threshold yang di ijinkan yaitu senilai 2%.
Hal ini berarti seharusnya untuk terjadinya gagal
koneksi sangat kecil. Tetapi tidak menutup
kemungkinan nilai ini bertambah besar seiiring dengan
sering nya terjadi gagal koneksi yang di akibatkan dari
sisi performasi maupun link budget suatu BTS.
6
1