PEMBAHASAN FREQUENCY REUSE Di dalam system radio

PEMBAHASAN
1. FREQUENCY REUSE
Di dalam system radio seluler mengandalkan system pengalokasian secara tepat dan
penggunaan kembali kanal frekuensi yang sama pada daerah cakupan yang berada di luar
jangkauan interferensinya pada waktu bersamaan dengan mempertimbangkan efek
interferensi. Setiap base station seluler dialokasikan saluran kanal radio yang digunakan di
dalam suatu daerah greografis yang kecil yang disebut dengan sel. Proses perancangan untuk
memilih dan mengalokasikan saluran kanal untuk seluruh base station seluler didalamnya
disebut
dengan
frequency
reuse atau frequency planning.
B
G
E
C
A
F
D
E
Gambar 2.2
Gambar 2.2
Merupakan satu cluster yaitu sekumpulan
beberapa sel. Pada contoh di atas terdiri
dari 7 sel
Pada contoh diatas, satu
bentuk segienam merupakan
satu sel.
Dari gambar 2.1 dapat dijelaskan bahwa sel yang memiliki huruf yang sama
digunakan/diatur pada satu saluran kanal yang sama. Perencanaan frequency reuse ini
sebenarnya untuk mengindikasi dimana saluran frekuensi yang berbeda dapat digunakan.
Sehingga antara sele-sel yang bersebelahan tidak boleh menggunakan frekuensi yang sama
atau berdekatan. Dan sebagian besar dalam system, jarak antara base station kurang lebih
hingga seperempat sel ( satu cluster empat sel ).
Adapun beberapa alasan frequency reuse digunakan yaitu diantaranya:
a. Karena keterbatasan alokasi frekuensi
b. Karena keterbatasan area cakupan sel
c. Untuk menaikkan jumlah kanal
d. Untuk membentuk cluster yang berisikan beberapa sel
e. Menghindari terjadinya co-channel interference
Untuk mengerti tentang konsep frequency reuse, perlu diingat bahwa suatu system seluler
memiliki total S saluran duplex yang tersedia untuk digunakan. Maka jumlah saluran radio yang
tersedia dapat dinyatakan dengan :
Dimana :
S : jumlah saluran radio yang tersedia
k : jumlah saluran kanal
N : ukuran cluster (jumlah sel per cluster)
Jika sebuah cluster direplikasi sebanyak M kali di dalam system, total jumlah saluran
duplex, C, dapat digunakan sebagai suatu pengukuran kapasitansi yang dianyatakan dengan :
Dari persamaan diatas, ukuran cluster yang besar mengindikasi bahwa rasio antara radius
sel dan jarak antara sel co-channel jauh. Sebaliknya, ukuran cluster yang kecil mengindikasikan
bahwa sel co-channel berlokasi terlalu dekat. Dan nilai N merupakan suatu fungsi dari berapa
banyak interferensi suatu mobile atau base station dapat ditoleransi saat menjaga kualitas
komunikasi tetap baik.
Oleh karena itu berdasarkan uraian diatas, dengan menerapkan frequency reuse suatu
kanal frekuensi tertentu dapat melayani beberapa panggilan sekaligus dalam waktu yang
bersamaan. Sehingga dengan begitu spectrum frekuensi yang digunakan lebih efisien. Seluruh
frekuensi yang tersedia dapat digunakan oleh tiap-tiap sel, sehingga dapat mencapai kapasitas
jumlah pemakai/pelanggan yang besar dengan menggunakan pita frekuensi yang efektif.
2. HANDOFF
Berkaitan dengan mobilitas dalam system komunikasi seluler, panggilan yang dilakukan
dimanapun dan kapanpun dalam daerah cakupan pelayanan dapat menjaga pembicaraan tanpa
ada gangguan ketika keadaan bergerak. Oleh karena itu diperlukan system yang
berkemampuan untuk melakukan proses handoff.
Handoff merupakan suatu proses pengalihan Radio Base Station (RBS) apabila pengguna
melakukan suatu panggilan dalam keadaan bergerak dari satu sel menuju sel yang lain. Jadi,
ketika pengguna seluler bergerak ke suatu sel yang berbeda selama percakapan
(berkomunikasi), Mobile Switching Center (MSC) secara otomatis mentransfer panggilan ke
suatu saluran baru yang terhubung pada base station baru. Proses handoff ini tidak hanya
menyangkut pengidentifikasian suatu base station baru saja, tetapi berhubungan juga dengan
sinyal suara dan sinyal control yang akan dialokasikan pada saluran yang terkait dengan base
station baru.
Proses handoff merupakan tugas penting dalam system radio seluler. Tetapi banyak strategi
handoff yang memprioritaskan permintaan handoff berdasarkan permintaan panggilan ketika
mengalokasikan saluran yang tidak digunakan dalam suatu sel. Handoff harus dilakukan dengan sukses,
sejarang mungkin, dan tidak terlihat oleh pengguna. Dan untuk memenuhi ketiga hal tersebut,,
perancang system harus menentukan sinyal yang seperti apa dan sinyal yang ditingkat mana untuk
memulai proses handoff. Setelah menentukan tingkat sinyal tertentu sebagai sinyal minimum untuk
digunakan sebagai kualitas suara yang diterima pada penerima base station (antara -90 ddBm dan -100
dBm).
Gambar 2.1
Proses dasar terjadinya
handover atau handoff
Beberapa kondisi dilakukannya proses handoff yaitu :
a. Saat suatu mobile station (MS) berada pada perbatasan level sel, sebab sinyal yang diterima
oleh MS tersebut akan melemah.
b. Saat pengguna berada pada signal strength hole yang terdapat dalam satu sel.
c. Ketika telepon berpindah dari suatu area yang dilungkupi oleh suatu sel (sel pertama) dan
kemudian memasuki kawasan yang dilungkupi oleh sel lain pula (sel kedua), maka panggilan
tersebut akan dipindahkan dari sel pertama ke sel kedua untuk mencegah terjadinya
kegagalan panggilan (call termination) ketika pengguna berpindah ke area yang tidak
dilungkupi oleh sel pertama tadi.
d. Ketika kapasitas untuk koneksi panggilan baru dari suatu sel (sel pertama) yang ada telah
digunakan seluruhnya baik panggilan baru maupun panggilan yang sedang berlangsung,
maka panggilan tersebut ditransfer ke sel kedua dengan tujuan mengosongkan beberapa
kapasitas pada sel pertama untuk pengguna lain yang dapat dihubungkan ke sel tersebut.
Beberapa kondisi handoff pada jaringan non-CDMA :
a. Ketika suatu kanal yang digunakan oleh user mengalami interferensi dengan user lain yang
menggunakan frekuensi yang sama dalam sel yang berbeda, panggilan tersebut dialihkan ke
sel lain untuk menghindari interferensi.
b. Ketika perilaku pengguna berubah misalnya pengguna yang berpindah-pindah dengan
cepat, terhubung pada sel yang besar (tipe sel umbrella) terhenti kemudian panggilannya
dapat dialihkan ke sel makro yang lebih kecil atau bahkan ke sel mikro yang berutujuan
untuk membebaskan kapasitas pada sel umbrella untuk pengguna fast-travelling lainnyadan
untuk mengurangi interferensi yang berpotensi terjadi ke sel lain. namun jika terjadi
kejadian sebaliknya, saat pengguna dideteksi berpindah tempat lebih cepat dari ambang
pintu (threshold) yang sudah ditentukan, panggilan dapat dialihkan ke sel tipe umbrella
yang lebih besar untuk meminimalkan frekuensi terjadinya handoff selama perpindahan
tersebut.
Gambar 2.1
Tipe sel umbrella
Sedangkan pada jaringan CDMA (Code Division Multiple Access) terdapat beberapa
klasifikasi dan tipe handoff, yaitu :
a. Hard Handoff (break before make)
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. Tujuaanya untuk meminimalkan gangguan panggilan secara instan. Hard
handoff dilakukan oleh jaringan selama panggilan berlangsung.
b. Soft Handoff (make before break)
Suatu metode dimana kanal pada sel sumber tetap tersambung dengan user sementara
secara parallel juga menghubungi kanal pada sel target. Pada metode ini, sambungan ke
taget harus berhasil dahulu sebelum memutus sambungan dengan sel sumber. Ketika
panggilan dalam keadaan soft handoff, sinyal yang terbaik dari semua penggunaan kanal
dapat dimanfaatkan untuk panggilan pada saat itu.
c. Inter-cell Handoff
Terjadi apabila transfer dilakukan antar transceiver pada sel yang berbeda dan
menggunakan spectrum frekuensi yang berbeda pula. Bertujuan untuk menjaga panggilan
yang dilakukan oleh pengguna yang berpindah tempat keluar dari area sel asal dan
memasuki area sel target.
d. Intra-cell Handoff
Terjadi ketika sumber dan target berada dalam satu sel dan hanya penggunaan kanalnya
yang diubah selama handoff. Bertujuan untuk mengubah suatu kanal yang mungkin
diinteferensi atau terjadi fading dengan suatu kanal yang lebih jernih atau lebih sedikit
fading.
Gambar 2.2
Tipe Handoff : Soft-handofF dan hard-handoff
3. INTERFERENSI
Interferensi adalah gangguan yang terjadi yang disebabkan oleh adanya sinyal lain yang
frekuensinya sama dan daya sinyal pengganggu tersebut cukup besar. Dan interferensi
merupakan factor utama yang membatasi kinerja dalam system radio seluler. Beberapa sumber
yang dapat menimbulkan terjadinya interferensi diantaranya :
a. Terdapat mobile station lain dalam satu sel
b. Adanya proses panggilan dari sel yang bersebelahan
c. Adanya Base Station lain yang beroperasi pada frekuensi yang sama
d. System nonseluler lain yang dengan tidak teliti mengalami kebocoran energy ke pita
frekuensi seluler
Gangguan pada saluran suara menyebabkan cross talk, yaitu keadaan dimana pelanggan
mendengar suara interferensi yang menggangu proses transmisi. Sedangkan pada saluran
control menyebabkan kehilangan dan menghalangi permintaan panggilan akibat sinyal digital
yang error. Dua jenis utama interferensi, yaitu co-channel interference dan adjacent channel
interference.
3.1 Co-Channel Interference
Pada penjelasan mengenai frequency reuse sebelumnya diketahui bahwa di suatu daerah
cakupan ada beberapa sel yang menggunakan frekuensi yang sama. Sel-sel tersebut yang
dinamakan sel c0-channel, dan interferensi antar sinyal dari sel-sel ini disebut interferensi cochannel (co-channel interference). Namun tidak seperti thermal-noise yang bisa diatasi dengan
meningkatkan Signal-to-noise ratio (SNR), co-channel interference tidak dapat diatasi dengan
hanya menaikkan daya pembawa pada transmitter. Hal ini karena dengan meningkatkan daya
pancar pembawa juga akan meningkatkan interferensi untuk sel co-channel yang
bersebelahan. Untuk mengurangi interferensi co-channel, sel co-channel harus dipisahkan
secara fisik dengan jarak minimum untuk memberikan ruang isolasi yang cukup untuk
propagasi.
Ketika ukuran tiap sel kira-kira sama dan daya yang ditransmisikan oleh Base Station sama,
rasio interferensi co-channel yang bebas dari daya yang ditransmisikan dan menjadi suatu
fungsi dari radius sel (R) dan jarak antara center pada sel co-channel yang paling dekat (D).
dengan menaikkan rasio
, pemisahan ruang antara sel co-channel secara relative jarak
cakupan sel juga meningkat sehingga interferensi berkurang. Parameter Q merupakan rasio
co-channel reuse yang berhubungan dengan ukuran cluster, dan dapat dinyatakan dengan :
Dari persamaan tersebut didapatkan bahwa semakin besar Q maka semakin besar jarak sel
co-channel sehingga akan mengurangi tingkat pengaruh interferensi. Nilai Q yang besar juga
akan meningkatkan kualitas transmisi disebabkan dengan mengecilnya level co-channel
interference. Nilai Q yang kecil menyebabkan kapasitas system meningkat karena ukuran
cluster menjadi kecil.
Perbandingan signal-to- interface ratio (SIR) dinyatakan oleh :
Dimana :
S : daya sinyal yang diinginkan dari base station
Ii : daya interferensi akibat interferensi sel co-channel pada base station yang ke-i
Daya Pr rata-rata yang diterima pada jarak, d, dari antenna yang mentransmisikan sinyal,
dinyatakan dengan :
Dimana Po adalah daya yang diterima di titik terdekat sumber. do adalah jarakdekat
antenna dari antenna pemancar, dan n adalah banyaknya eksponen yang hilang.
3.2 Adjacent Channel Interference
Interferensi ini merupakan interferensi yang terjadi antar kanal yang berdekatan. Penyebab
interensi ini adalah karena tidak sempurnanya frekuensi operasi dari filter pada receiver.
Penggunaan receiver ini menyebabkan frekuensi yang berdekatan dapat lolos dari filter pada
receiver dan jika pengguna tersebut mentransmisikan informasi pada frekuensi yang sangat
dekat dengan frekuensi pengguna (efek near-far), dimana daya dari transmitter yang terdekat
mengganggu kerja dari receiver ketika menerima sinyal dari transmitter yang jauh.
Adjacent Channel Interference ini dapat diperkecil dengan melakukan proses filterisasi dan
pembagian kanal yang baik. Pembagian kanal dilakukan dengan memberikan jarak frekuensi
pemisah yang cukup besar antara satu kanal dengan kanal yang lainnya.
3.3Pengendalian Daya (Power Control) Untuk Mengurangi Interferensi
Pada komunikasi seluler, level daya yang ditransmisikan oleh MS yang dikendalikan oleh BS.
Hal tersebut dilakukan untuk menjamin bahwa setiap MS mentransmisikan daya yang kecil
dengan tetap menjamin kualitas Link yang baik pada reverse channel (kanal komunikasi dari
MS ke BS). Namun masih diperlukan survey lapangan. Jika nilai C/I sangat lebih kecil dari 18 dB,
maka ada dua alternative cara :
a. Penggunaan antenna sector
Antena sector berfungsi untuk mengurangi pengaruh interferensi co-channel berkaitan
dengan pola radiasi yang dimilikinya. Dilengkapi dengan reflector pada antenna dipole-nya,
maka pola radiasi kea rah belakang menjadi sangat kecil sehingga mempunyai factor
perbandingan antara level pancaran ke depan dan level pancaran ke belakang (front-to-back
ratio) yang besar.
Tinggi antenna juga berperan dalam proses co-channel interference, semakin tinggi menara
antenna semakin besar kemungkinan terjadi interferensi tersebut. Sehingga tinggi menara
menjadi factor yang juga dipertimbangkan.
Gambar 3.1
Macam-macam antenna yang
digunakan pada BTS
b. Pengaturan arah condong antenna (antenna downtilt)
Dalam system ini antenna seluler dapat ditundukkan sampai lebih dari 50°. Dengan
pengaturan yang sangat diperhitungkan dan hati-hati tersebut maka radius area cakupan
dapat berkurang dan dapat mengatasi co-channel interference. Walaupun tindakan ini efektif
untuk sel kecil sekitar radius 500 meter, tetapi banyak juga dilakukan pada sel yang
mempunyai radius lebih besar sampai 2 km.
Antenna downtilt akan efektif mengurangi :

Area cakupan sel yang memberikan kemungkinan kerapatan trafik meningkat.

Interferensi co-channel dan adjacent channel dari sel yang lain.

Dan mencegah interferensi co-channel bagi mobile station.
Besarnya sudut condong ditentukan dengan menggunakan persamaan :
Gambar 3.2
Pemasangan antenna
dengan pengaturan
downtilt