PEMBAHASAN 2.1 Sel Konsep dasar selular pada sistem

PEMBAHASAN
2.1
Sel
Konsep dasar selular pada sistem komunikasi bergerak yaitu adalah pembagian
wilayah pelayanan yang sering disebut dengan sel. Sehingga Base Station (BS) harus
mengalokasikan saluran radio yang akan digunakan dalam sebuah wilayah kecil. Adapun
berbagai macam bentuk sel pada beberapa daerah digambarkan dengan bentuk hexagonal
dan lingkaran.
Gambar 1. Bentuk sel hexagonal dan lingkaran
Setiap sel memiliki alokasi kanal frekuensi tertentu yang berlainan dengan sel
sebelahnya.
Ukuran sel pada sistem komunikasi selular dapat dipengaruhi oleh:
1. Kepadatan pada trafik
2. Daya pemancar, yaitu BS dan MS
3. Faktor alam, seperti udara, laut, gunung, gedung – gedung, dan lainnya
2.2
Frequency Reuse
Frequency Reuse adalah penggunaan ulang sebuah frekuensi pada suatu sel,
dimana frekuensi tersebut sebelumnya sudah digunakan pada satu atau beberapa sel
lainnya. Terbatasnya spectrum 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.
1
Latar belakang penerapan frequency reuse ini adalah karena adanya keterbatasan
frekuensi yang dapat digunakan, sedangkan kebutuhan akan ketersedian area cakupan
yang lebih luas terus meningkat. Maka agar area cakupan 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 2. Konsep sel dari frequency reuse
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.
2
Gambar 3. Sel dengan frekuensi yang sama
Jarak minumum frekuensi reuse yang diperbolehkan ditentukan oleh beberapa faktor,
yaitu jumlah sel yang melakukan frequency reuse, bentuk geografis suatu wilayah, tinggi
antena, dan besarnya daya pemancar pada masing masing BS.
Gambar 4. Terjadinya interferensi pada frequency reuse
Dalam hal ini jarak minimum frequency reuse dapat dicari dengan rumus pendekatan
teori sel hexagonal, yaitu
3
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
Adapun pengaturan pola yang diinginkan harus sebaik mungkin, hal ini untuk
menghindari interferensi.
2.3
Handoff
Pada jaringan selular diperlukan system yang mempunyai kemampuan untuk
pindah ke lingkungan sel lain untuk tetap menjaga kelangsungan komunikasi. Oleh
karena itu jaringan selular harus melakukan proses handoff.
Handoff atau bisa juga disebut handover merupakan suatu proses pengalihan Radio Base
Station (RBS) apabila pengguna melakukan suatu panggilan dalam keadaan bergerak dari
satu sel menuju sel yang lain. Proses ini terjadi agar pelanggan dapat mengirim atau
menerima sinyal dengan baik walaupun pelanggan sedang dalam keadaan bergerak.
Proses handoff ini dilakukan pada saat sebuah Mobile Station (MS) menerima sinyal yang
diterima lemah atau sinyal yang dikirim lemah.
Terdapat dua kondisi untuk dilakukannya proses ini, yaitu:
1. Ketika MS berada pada perbatasan level sel, karena sinyal yang diterima akan
melemah
2. Pada saat pengguna berada pada lubang kekuatan sinyal yang terdapat dalam suatu
sel.
4
Gambar 5. Proses terjadinya Handoff
Adapun tipe handoff terbagi menjadi dua, yaitu:
1. 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”.
2. 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”.
Perbandingan tipe handoff tersebut, yaitu:
1. 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
5
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.
2. 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
6
2.4
Co-Channel Interference and Adjacent Channel Interference
2.4.1 Interferensi Kanal Bersama (Co-Channel Interference)
Interferensi kanal bersama adalah satu kejadian dalam sistem
terrestrial dimana terdapat dua kanal atau lebih yang bekerja dengan
frekuensi sama, yang masing – masing saling terganggu dan mengganggu.
Akibat keadaan tersebut maka satu receiver akan menangkap beberapa kanal
tertentu dari dua atau lebih pemancar yang juga bekerja pada frekuensi
tersebut. Tingkat atau level penerimaannya bergantung dari jarak dua atau
lebih pemancar dari receiver yang bersangkutan.
Interferensi kanal bersama tidak dapat hanya diatasi dengan
menaikkan level daya yang dipancarkan, karena akan menaikkan level daya
yang dipancarkan, karena akan menaikkan interferensi ke sel kanal bersama
lainnya.
Untuk mengurangi interferensi, sel – sel kanal tersebut harus menggunakan
beberapa cara, yaitu:
1. Memperkirakan jauh jarak minimum agar tidak terjadi interferensi.
Jarak tersebut harus memenuhi hubungan:
Dimana:
K = Faktor reuse yang bergantung pada sistem, GSM
4
R = Radius sel (km)
D = Jarak antara dua sel dengan frekuensi co-channel (km)
7
Gambar 6. Terjadinya interferensi antar sel
2. Penggunaan antena sector
Antena sector merupakan satu solusi yang dapat digunakan untuk
mengurangi pengaruh interferensi co-channel berkaitan dengan pola
radiasi yang dimilikinya. Dengan dilengkapinya reflector pada antenna
dipolenya, maka pola radiasi kearah belakang menjadi sangat kecil
sehingga mempunyai faktor perbandingan antara level pancaran kedepan
dan level pancaran kebelakang yang besar.
Gambar 7. Pola radiasi dari antenna
8
Tinggi
antena
juga
berperan
dalam
proses
co-channel
interference, makin tinggi menara antenna, makin besar kemungkinan
terjadi interferensi tersebut, sehingga tinggi menara menjadi factor yang
juga dipertimbangkan
3. Pengaturan arah condong antena
Dengan pengaturan yang sangat diperhitungkan maka radius area
cakupan dapat berkurang dan dapat mengatasi co-channel interference.
Dengan mengatur arah condong dapat mengurangi:
 Area cakupan sel yang memberikan kemungkinan kerapatan trafik
meningkat
 Interferensi co-channel dan adjacent channel dari sel yang lain
 Mencegah interferensi co-channel bagi MS
Besarnya sudut condong ditentukan sederhana dengan menggunakan
rumusan ilmu ukur sudut sebagai yang ditunjukkan pada persamaan
berikut
Dimana :
hBTS
= tinggi antenna BTS
R
= radius layanan BTS
Di dalam sel pun dapat ditambah sel yang baru untuk menghindari
terjadinya pelayanan jaringan yang tinggi. Sel yang lebih luas digunakan
untuk trafik yang padat sedangkan sel yang lebih kecil untuk trafik yang
rendah
9
Gambar 8. Penambahan sel untuk trafik yang tinggi dan rendah
2.4.2
Interferensi Kanal Sebelah (Adjacent Channel Interference)
Interferensi kanal sebelah disebabkan oleh interferensi sinyal yang
berasal dari sel sebelah. Penyebab interferensi ini adalah karena tidak
sempurnanya frekuensi operasi dari filter pada receiver. Penggunaan receiver
ini mengakibatkan frekuensi yang berdekatan dapat lolos dari filter.
Interferensi ini akan menjadi masalah yang serius bila kanal yang
bersebelahan dari pengguna mentransmisikan informasi pada frekuensi yang
sangat dekat dengan frekuensi pengguna. Efek dari interferensi ini dapat
diperkecil dengan proses filterisasi yang baik dan pembagian kanal yang
baik. Pembagian kanal dilakukan dengan memberikan jarak frekuensi
pemisah yang cukup besar antara satu dengan kanal yang lainnya.
2.5
Power Control
Power control adalah suatu teknik untuk mengatur dan memperbaiki level
daya dari BTS pada kanal uplink dan downlink secara efisien. Power control
bekerja agar level daya yang diterima oleh BTS dari setiap MS memiliki level
daya yang sama. Power control sangat penting pada kanal uplink yaitu untuk
menjaga agar interferensi dapat ditoleransi sehingga diperoleh peningkatan
kapasitas kanal.
10
Teknik tersebut memungkinkan seluruh user untuk berbagi sumber dari
satu sistem kanal yang sama untuk mencapai kapasitas yang maksimum. Inti dari
teknik tersebut adalah mengatur level sinyal yang dipancarkan untuk mencapai
nilai SIR target minimum yang diinginkan sehingga dapat memenuhi QoS
(Quality of Service) yang baik. SIR adalah perbandingan antara rata-rata daya
modulasi sinyal carrier yang di terima dengan rata-rata interfrensi yang diterima,
berbagai inovasi dilakukan untuk meningkatkan kinerja power control diantarnya
dengan penggunaan algoritma power control dan step size.
11