Handoff

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
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 CoChannel).
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.
Dalam hal ini jarak minimum frequency reuse dapat dicari dengan rumus pendekatan teori sel
hexsagonal, yaitu :
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 co-channel.\
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 co-channel 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 masingmasing 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