STUDI PERENCANAAN JARINGAN SELULER INDOOR Silpina

STUDI PERENCANAAN JARINGAN SELULER INDOOR
Silpina Abmi Siregar, Maksum Pinem
Konsentrasi Teknik Telekomunikasi, Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara (USU)
Jl. Almamater, Kampus USU Medan 20155 INDONESIA
e-mail: [email protected]
Abstrak
Sistem Jaringan seluler indoor sudah menjadi suatu kebutuhan mutlak di area tertutup
berupa gedung. Ketika cakupan sinyal yang dipancarkan BTS makro lemah untuk masuk dalam
gedung maka perencanaan sistem jaringan seluler indoor merupakan solusi yang baik. Paper ini
membahas tentang perhitungan parameter Link Budget pada jaringan seluler indoor. Dalam
pelaksanaannya perhitungan ini menggunakan kelima antena indoor yaitu LD1, LD2, LD3, LD4,
dan LD5 dengan jarak masing-masing antena 10 meter. Berdasarkan perhitungan link budget;
EIRP, FSL, dan RSL , maka diperoleh hasil bahwa antena yang terbaik secara drive test,
perencanaan, dan perhitungan adalah antena LD5 dengan RSL -62 dBm (drive test); RSL
-109,6298 dBm dan FSL -27,4217 dB (perhitungan) ; RSL -131,7081 dBm dan FSL -87,9217 dB
(secara perencanaan). Sedangkan antena yang terburuk kualitas sinyalnya baik secara drive test,
perhitungan, maupun perencanaan adalah antena LD1 dengan nilai RSL -40 dBm (drive test),
FSL -9,5783 dB dan RSL -56,3645 dBm (perhitungan), FSL -4,5783 dB dan RSL -51,3647 dBm
(perencanaan).
Kata Kunci: Indoor Network, Drive Test, Coverage Building
1. Pendahuluan
Gedung-gedung perkantoran, pusat
perbelanjaan, rumah sakit dan tempat parkir
di basement yang memiliki area yang luas
dan memiliki desain interior bangunan yang
tertutup, mengakibatkan sinyal dari BTS
terdekat tidak dapat menembusnya. Hal ini
berakibat pada pengguna telepon seluler
yang berada di gedung tersebut sering tidak
terlayani karena tidak mendapat sinyal.
Sedangkan kecenderungan orang yang
sering menghabiskan waktunya di dalam
ruangan daripada di luar ruangan, memaksa
operator seluler untuk meningkatkan
pelayanan kepada pelanggan yang berada di
dalam ruangan.
Untuk memperbaiki kualitas sinyal
di dalam gedung tersebut, perlu dibangun
jaringan seluler indoor yang disebut In
building coverage system, yaitu suatu sistem
dengan perangkat pemancar dan penerima
yang dipasang di dalam gedung dan
bertujuan untuk melayani kebutuhan
telekomunikasi baik kualitas sinyal, cakupan
(coverage) maupun kapasitas trafiknya.
Drive test digunakan untuk mengecek
kekuatan sinyal, daya terima, tingkat
kegagalan
akses
(originating
dan
terminating), tingkat panggilan yang gagal
(drop call) yang dipancarkan oleh BTS
ataupun antena indoor. Kegiatan drive test
harus dilakukan secara berkala dan
berkesinambungan untuk menjamin kualitas
jaringan yang baik, yang pada akhirnya
demi untuk kepuasan pelanggan dalam
berkomunikasi[1].
2. Sistem Komunikasi Seluler Indoor
Komunikasi jaringan indoor merupakan
suatu sistem yang diterapkan dalam gedung
untuk mendukung sistem luar gedung
(makrosel dan mikrosel outdoor) dalam
memenuhi layanan seluler dan wireless.
Perencanaan sel dalam gedung (Indoor
coverage) meliputi perencanaan area
cakupan sesuai dengan komitmen area,
kapasitas trafik sesuai kebutuhan, kualitas
sinyal yang memuaskan pelanggan, dan
dengan interferensi yang kecil. Prosedur dari
perencanaan sel antara lain adalah cakupan
dan analisa interferensi, perhitungan trafik,
perencanaan frekuensi, dan parameter sel.
Beberapa hal yang harus diperhatikan di
dalam membuat suatu perencanaan sel
adalah[1]:
1. Cakupan
2. Kapasitas
3. Kualitas
Sistem dalam gedung sangat berbeda
dengan sistem luar gedung, hal yang paling
mendasar adalah model perancangan sistem
radio dan distribusi antenanya harus
disesuaikan dengan karakteristik gedung
tempat sel tersebut terpasang. Pada sistem
sel dalam gedung dibutuhkan teknik khusus
untuk mengatasi kondisi propagasi dalam
ruangan. Tidak sama dengan area ruang
kosong, sistem dalam gedung mengalami
banyak rugi seperti kepadatan material
dalam
gedung,
konstruksi
gedung,
kepadatan orang dalam gedung, dan
terbatasnya celah antar ruangan seperti
jendela dan pintu. Karakteristik sel dalam
gedung yaitu :
1. Area cakupan sel kecil
2. Sinyalnya terbatas sampai pada sisi
gedung
3. Daya pemancar yang digunakan rendah
4. Antena dipasang di dalam gedung
5. Ukuran antena kecil
3. Perencanaan Seluler Indoor
Untuk melakukan perencanaan dan
perancangan sel maka yang perlu
diperhatikan adalah mempertimbangkan halhal yang berpengaruh pada unjuk kerja
sistem, dan pemilihan perangkat jaringan
yang digunakan dalam proses perancangan.
Dalam perencanaan sistem jaringan
seluler indoor yang harus dilakukan
adalah[2]:
a. Sistem Antena
Menentukan sistem antena, konfigurasi
antena, memaksimalkan cakupan desain
sesuai area yang direncanakan (coverage
desain),
membuat
skema
desain
(schematik desain). Untuk perencanaan di
dalam ruangan, biasanya dipakai dua
jenis
antena
seperti
antena
omnidirectional dan antena directional.
Penempatan antena baik itu di atas atap
maupun di dinding harus memastikan
cakupan
yang
baik
disamping
memastikan jarak yang aman antara user
dengan
Electromagnetic
Radiation
(EMR) yang dipancarkan antena. Antena
omnidirectional sendiri ditempatkan
diatap ruangan sedangkan antena
directional untuk pemasangan di dinding.
Dalam
penelitian
ini
penulis
menggunakan antena omnidirectional
buatan kathrein dengan Gain sebesar 2
dbi. Antena jenis ini paling banyak
digunakan dalam perencanaan indoor.
Antena omni memiliki karakteristik
propagasi melingkar 3600. Gambar 1
menggambarkan
antena
omnidirectional.
Gambar 1. Antena Omnidirectional
b. Konfigurasi Antena
Konfigurasi antena untuk sistem antena
indoor dapat dibedakan ke dalam empat
kategori, yaitu antena terintegrasi,
distribusi antena dengan jaringan kabel
coaxial,
radiasi
(leaking)
kabel,
penyaluran antena dengan jaringan fiber
optik. Sistem antena terdistribusi akan
memberikan solusi yang baik dalam
menjangkau
area.
Sistem
antena
terdistribusi ini terbagi dalam dua bagian
yakni antena distribusi aktif dan pasif.
Perbedaannya terletak pada kelebihannya
di dalam jangkauan, dimana antena
distribusi aktif memiliki peralatan aktif
seperti bidirectional amplifier (BDA)
yang berfungsi untuk menguatkan sinyal.
c. Coverage Desain
Cakupan area (Coverage area) jelas akan
mempengaruhi jumlah antena dan
material pendukung lainnya. Untuk
penentuan area cakupan sistem yang akan
dipasang, dibutuhkan plot area untuk
memutuskan area mana yang akan
dicakupi. Setelah area cakupan disetujui
maka dirancanglah penempatan antena
dan jalur distribusinya untuk memenuhi
area tersebut. Setiap penempatan antena
harus
diperhatikan
supaya
dapat
diperolehnya
area
cakupan
yang
maksimum.
d. Design RF untuk Sistem Jaringan Indoor
Tujuan utama dari desain RF untuk
sistem komunikasi indoor adalah
bagaimana cara mendistribusikan daya
dari BTS ke setiap antena pada setiap
lantai dalam bangunan, dimulai dari daya
keluaran dari BTS, dan kemudian ke
redaman sepanjang jalur kabel.
3.1 Mekanisme Drive Test
Drive Test adalah pengukuran yang
dilakukan untuk mengamati dan melakukan
optimasi agar dihasilkan kriteria performansi
jaringan. Yang diamati biasanya kuat daya
pancar dan daya terima, tingkat kegagalan
akses (originating dan terminating), tingkat
panggilan yang gagal (drop call) serta FER.
Tujuan drive test yaitu :
1. Untuk analisis coverage sebuah cakupan
jaringan atau cakupan sebuah sel pada
suatu daerah tertentu dengan cara
menggunakan
sampel
data
user
perception pada coverage area tertentu.
2. Mengkombinasikan pengukuran data
dalam database tunggal untuk kecepatan
dan perbandingan yang luas.
Mekanisme Drive Test yaitu
menggunakan telepone yang terhubung
portable computer serta penerima GPS dan
antena (optional). Ditempatkan di kendaraan
darat atau jalan kaki dan dijalankan ke
seluruh area cakupan layanan nirkabel.
Masalah yang muncul diukur lalu disimpan
dalam basis data komputer, dan menandai
data sesuai fungsi waktu dan lokasi.[3]
3.2 Alat- alat Drive Test
Sistem drive test melakukan pengukuran,
menyimpan data di komputer, dan
menampilkan data menurut waktu dan
tempat. Beberapa tipe sistem drive test yang
tersedia adalah drive test berbasis MS,
berbasis receiver yang mampu mengukur
semua sinyal plot yang ada dan kombinasi
keduanya.
Perangkat
berbasis
MS
merupakan konfigurasi minimum yang
dibutuhkan dalam melakukan drive test.
Pengukuran umum seperti panggilan gagal
ataupun
terputus
dilakukan
untuk
mengetahui sejauh mana performa jaringan
dari sudut pandang pelanggan. Alat yang
dibutuhkan pada saat melakukan drive test
yaitu :
1. Soft ware TEMS (Test Mobil system)
version 8.0.
2. Mobile Phone sony Ericson K880i dan
kabel data
3. Laptop
4. GPS dan USB GPS
5. Dongle
6. Peta digital (map info)
Gambar 2 menunjukkan sistem peralatan
drive test berbasis MS termasuk dengan
receiver GPS untuk menentukan lokasi
akurat suatu peristiwa yang dialami MS[2].
Gambar 2. Peralatan Drive Test
Parameter yang di ukur yaitu : RX
level Full, Rx Level Sub, Rx Quality Full,
Rx Quality Sub, dan BER.
Ada empat tahap dalam melakukan
persiapan drive test, yaitu mempersiapkan
perangkat drive test, pemetaan area,
persiapan rute dan pengambilan data drive
test. Keempat tahapan tersebut dapat dilihat
pada flowchart berikut[3]:
perhitungan Link Budget pada jaringan
seluler indoor[3].
4.1 Analisis EIRP
Bedasarkan
parameter
yang
berpengaruh pada perhitungan Link Budget,
maka EIRP diperoleh dengan menggunakan
persamaan 1[3].
EIRP = Tx power ( dBm ) + G Tx ( dBi ) –
L Tx ( dB )
= 44 dBm+2dBi-Σ(Feeder+Jumper)
= 44 dBm + 2 dBi +(-18,6155)
= 27,3845 dBm
4.2 Analisis Path Loss / Free Space Loss
Besarnya
nilai
FSL
dengan
jangkauan antena di dalam gedung yaitu 10
meter ( r = 10 m) dapat dihitung dengan
menggunakan persamaan 2 yaitu[3]:
Gambar 3. Langkah – Langkah Drive Test
4. Analisa Perhitungan Link Budget
Seluler Indoor
Link Budget juga merupakan patokan
dalam rancangan radiasi maksimum antena,
redaman total, fading margin dan daya yang
diterima oleh user. Perhitungan Link Budget
dimaksudkan untuk dapat menghitung atau
merencanakan kebutuhan daya sistem
seluler sedemikian rupa, sehingga kualitas
sinyal di penerima memenuhi standar yang
diinginkan. Perhitungan Link budget
sebenarnya untuk memastikan bahwa level
daya penerimaan lebih besar atau sama
dengan level daya threshold (RSL ≥ Rth)
agar sinyal cukup kuat untuk diterima
receiver dengan baik. Perhitungan diawali
dengan
menghitung
besaran
yang
menyatakan kekuatan daya pancar antena
berupa EIRP kemudian mencari besarnya
RSL berupa level sinyal yang diterima di
penerima. Berikut ini akan diperoleh
LP ( FS ) = 32,45 + 20 log f ( MHz) + 20 log
d ( km )
= 32,45 + 20 log 1800 Mhz + 20
log 0,01
= 57,5554 dB
Perhitungan Path Loss / nilai
propagasi indoor ini akan dihitung pada
kelima antena omnidirectional dengan
menggunakan persamaan 3. Sehingga Nilai
Path Loss dapat diperoleh hasilnya pada
Antena LD1 dengan jumlah p = 14 ; dan
jumlah q = 5; dengan r = 10 m yaitu :
L(R)=
= -65,4217 + 35 + 40
= 9,5783 dB
4.3 Analisis Received Level Signal ( RSL)
Untuk mengetahui kualitas sinyal
output dengan jarak dari antena ke MS
sejauh 10 meter maka akan dilakukan
perhitungan RSL bedasarkan Persamaan 4.
Nilai RSL dengan jarak dari antena ke
mobile station sejauh 10 meter yaitu[3]:
a. Antena LD1
RSL = EIRP + FSL + lg + G Tx + L ( R )
= 27,3845 dBm + ( -57,5554 ) +
(-18,6155 ) + 2 dBi + ( -9.5783 )
= -56.3645 dBm
Dengan menggunakan cara yang
sama nilai RSL pada antena LD1, dimana
nilai EIRP adalah sama untuk kelima antena
tersebut maka nilai RSL antena LD2, LD3,
LD4 dan antena LD5 dapat dilihat pada
Tabel 1.
Tabel 1. Nilai RSL Antena Indoor
drive test kita dapat mengukur kualitas
sinyal yang dirasakan oleh user. Hasil data
Walk Test dengan satuan dbm yang
ditunjukkan pada legend ( warna hijau tua,
hijau muda, kuning, orange, biru, merah )
pada lokasi atau tempat yang sudah
ditentukan yaitu lantai dasar dengan
memfokuskan pada kelima antena indoor
yang sudah terpasang yaitu LD1, LD2, LD3,
LD4, dan LD5. Hasil perhitungan Link
Budget tersebut telah di simulasikan pada
TEMS
investigation.
Gambar
4
menunjukkan hasil Walk test dengan jarak
10 meter pada antena LD1 dengan RSL
perhitungan –56,3645 dBm dan RSL Walk
Test -40 dBm.
Nilai RSL jika posisi antena indoor sesuai
dengan perencanaan perubahan posisi dalam
gedung yaitu pada Antena LD1.
RSL = EIRP + FSL + lg + G Tx + L ( R )
= 27,3845 dBm + ( -57,5554 ) +
(- 18,6155 ) + 2 dBi + ( -14,5783)
= -58,3647 dBm
Dengan menggunakan cara yang
sama nilai RSL sesuai perencanaan
perubahan posisi pada antena LD1, dimana
nilai EIRP adalah sama untuk kelima antena
tersebut maka nilai RSL antena LD2, LD3,
LD4 dan antena LD5 dapat dilihat pada
Tabel 2.
Tabel 2. Nilai RSL Perubahan Posisi Antena
Indoor
4.4
Analisis Hasil Data Drive Test
Proses optimasi / planning termasuk
didalamnya proses optimasi/ planning
dengan menganalisa hasil drive test. Dengan
Gambar 4. Hasil Walktest Antena LD1
Setelah
dilakukan
perhitungan,
perencanaan, dan pengukuran drive test
jaringan seluler indoor pada GSM 1800 Mhz
maka dapat dibandingkan hasil dari ketiga
metode tersebut dapat dilihat pada Tabel 3.
Grafik perbandingan FSL ditunjukkan pada
Gambar 5 dan Grafik perbandingan RSL
dapat dilihat pada Gambar 6.
Tabel 3. Hasil Perhitungan dan Hasil
Pengukuran ( Drive Test ) Pada GSM 1800
Mhz.
3. Dari hasil perencanaan diperoleh level
sinyal yang terbaik terdapat pada antena
LD5 dengan nilai level sinyal sebesar 131,7081 dBm dan redaman sebesar 87,9217 dB.
4. Dari hasil pengukuran, perhitungan dan
perencanaan diperoleh level sinyal yang
kurang bagus terdapat pada antena LD1.
Level sinyal hasil perhitungan sebesar 56,3645 dBm dengan redaman -9,5783
dB, pada perencanaan diperoleh level
sinyal -51,3647 dB dan redaman -4,5783
dB, sedangkan untuk hasil pengukuran
level sinyal sebesar –40 dBm.
5. Metode yang paling baik menerima
sinyal yaitu metode perencanaan karena
range dari nilai RSL nya lebih kecil
dibandingkan metode perencanaan dan
pengukuran.
6. Ucapan Terima Kasih
Gambar 5. Grafik Perbandingan FSL
Antena Indoor
Penulis mengucapkan terima kasih
kepada Rustam Abadi Siregar dan Aminah
Gurning selaku orang tua penulis, Bapak
Maksum Pinem ST.MT, selaku dosen
pembimbing, Bapak Rahmad Fauzi ST, MT,
dan Ibu Naemah Mubarakah ST, MT, yang
sudah
membimbing
penulis
dalam
menyelesaikan paper ini, dan semua pihak
yang tidak sempat penulis sebutkan satu
persatu.
7. Daftar Pustaka
Gambar 6. Grafik perbandingan RSL
Antena Indoor
5. Kesimpulan
1. Dari hasil pengukuran drive test
diperoleh level sinyal yang terbaik
terdapat pada antena LD5 dengan nilai
level sinyal sebesar -62 dBm.
2. Dari hasil perhitungan teori diperoleh
level sinyal yang terbaik terdapat pada
antena LD5 dengan nilai level sinyal
sebesar -109,6298 dBm dan redaman
sebesar -27,4217 dB.
[1]. Lingga Wardhana, 1997,” Cell Planning of
GSM Indoor System”, LV/R-96: 247 Rev
C, Ericsson.
[2]. Anonim, 1995,” Global System for Mobile
Communication”,An
Introduction
to
GSM,(http://id.wikipedia.org/wiki/Global_
System_for_Mobile_Communications.
[3].Anonim,
2011,
“Konsep
Dasar
KomunikasiSeluler”,PengertianKomunikasi
Seluler,(http://antzone.web.id/1748/konsepdasar-komunikasi-seluler.php.