Perencanaan Sistem Transmisi GSM

a. perencanaan sistem transmisi dari GSM, dari suatu tempat ke tempat yang lain, lengkap dengan perhitungannyaPada studi kasus perencanaan system transmisi GSM ini dibatasi hanya pada perencanaaan power, atau power link budget. Perhitungan ini tidak mencakup coverage cell ataupun traffic, parameter – parameternya antara lain sebagai berikut :

Selanjutnya dihitung path loss Uplink dan downlink. Dimana uplink adalah perhitungan path loss dari MS ke BTS dan sebaliknya downlink adalah perhitungan path loss dari BTS ke MS.

1. Perhitungan Uplink

PLu (Path Loss in uplink) = EIRPm (Peak EIRP of Mobile) − Prb (Power Received by the base station)EIRPm = Ptm (Power transmitted from the MS) − Losses + GmLosses = Lcm (cable loss at mobile) + Lom (any other loss)Prb = −Gb (antenna gain) − Losses + Bs (BTS sensitivity)Losses = Lcb (cable loss at BTS) + Lob (any other loss)PLu = EIRPm − Prb

= [Ptm − Lcm − Lom + Gm] − [−Gb + Lcb + Lob + Bs]= [32 − 0 + 0 + 0] − [-18 + 2 + 0 + (-108)]= 32 + 104 = 156 dBm

2. Perhitungan Downlink PLd (Path Loss in downlink) = EIRPb (peak EIRP of BTS) − Prm (Power received by the MS)EIRPb = Ptb (Power transmitted by BTS) + Gtb (antenna gain) − LossesLosses = Lcb (cable loss at BTS) + Lccb (combiner loss at BTS)Prm = Ms (Mobile sensitivity) + Losses − Gm (mobile antenna Gain)Losses = Lcm (cable loss) + Lom (any other loss)PLd = EIRPb − Prm

= [Ptb + Gtb − Lcb − Lccb] − [Ms − Lcm − Lom − Gm]= [42 + 18 − 2 − 2] − [−106 − 0 − 0 − 0]= 56 + 106 = 162 dB

Seperti yang telah didapat dalam perhitungan, yaitu terdapat perbedaan yang jelas antara perhtungan uplink power budget dan downlink power budget, dimana nilai downlink path

loss (162 dB) melebihi uplink power loss (156 dB). Ini adalah suatu indikasi dimana area yang dicover oleh antena base station lebih dari area yang dicover oleh antena mobile station, dengan memberikan coverage yang lebih besar pada arah downlink. Mengurangi power pada arah downlink dapat mengurangi perbedaan nilai, tetapi hasil yang didapat adalah area yang di jangkau oleh base station menjadi lebih kecil.

Perhitungan gain antenna

Antena Gain = 20 log D(a) + 20 log f + 17.5

= 20 log 1.2 + 20 log 8 + 17.5

= 1.58 + 18.1 +17.5

= 37.18 dBi

Perhitungan Fade Margin

Lfs = 92.5 + 20 log D + 20 log f

= 92.5 + 20 log 5 + 20 log 38

Gain ant = 20 log d + 20 log f + 17.5

= 20 log 0.3 + 20 log 38 + 17.5

= 92.5 + 13.98 + 31.6

= 138.08 dB

= -10.46 + 31.6 + 17.5

= 38.64 dB

Fade Margin = Ptx – Lfs + Ga1 + Ga2 – Lat – Lex – Prxth

= 16 – 138.08 + 38.64 + 38.64 – 0.234 – (-76)

= 30.96 ~ 31 dB

Setelah menghitung path loss antara MS dan BTS pada satu lokasi, selanjutnya kita akan coba menghitung nilai fade margin antara BTS dengan BTS yang berbeda lokasi dan diketahui parameternya adalah sebagai berikut :

Diasumsikan bahwa kondisi dari propagasi radio antar BTS adalah LOS (Line of Sight) atau tanpa penghalang. Sesuai dengan parameter diatas maka free space loss dapat dihitung sebagai berikut :

Dari sistem diatas dapat dihitung nilai fade margin nya adalah sebagai berikut :

b. penjelasan tentang GSM, bagaimana Arsitektur dari GSM, hubungan BTS dan BSC, singkatan BTS dan BSC, fungsi dari BTS dan BSC Global System for Mobile Communication (GSM) merupakan sebuah teknologi

komunikasi selular yang bersifat digital. Teknologi GSM banyak diterapkan pada mobile communication, khususnya handphone. Teknologi ini memanfaatkan gelombang mikro dan pengiriman sinyal yang dibagi berdasarkan waktu, sehingga sinyal informasi yang dikirim akan sampai pada tujuan. GSM dijadikan standar global untuk komunikasi selular sekaligus sebagai teknologi selular yang paling banyak digunakan orang di seluruh dunia.

Arsitektur GSM

Gambar 2. Layout generic dari jaringan  GSM menurut John’s Scourias

Secara umum, network element dalam arsitektur jaringan GSM dapat dibagi menjadi:1. Mobile Station (MS)2. Base Station Sub-system (BSS)3. Network Sub-system (NSS),4. Operation and Support System (OSS)Secara bersama-sama, keseluruhan network element di atas akan membentuk sebuah PLMN (Public Land Mobile Network).1) Mobile Station atau MS merupakan perangkat yang digunakan oleh pelanggan

untuk melakukan pembicaraan. Terdiri atas: Mobile Equipment (ME) atau handset, merupakan perangkat GSM yang berada

di sisi pengguna atau pelanggan yang berfungsi sebagai terminal transceiver

(pengirim dan penerima sinyal) untuk berkomunikasi dengan perangkat GSM lainnya.

Subscriber Identity Module (SIM) atau SIM Card, merupakan kartu yang berisi seluruh informasi pelanggan dan beberapa informasi pelayanan. ME tidak akan dapat digunakan tanpa SIM didalamnya, kecuali untuk panggilan darurat. Data yang disimpan dalam SIM secara umum, adalah:

1. IMMSI (International Mobile Subscriber Identity), merupakan penomoran pelanggan.

2. MSISDN (Mobile Subscriber ISDN), nomor yang merupakan nomor panggil pelanggan.

2) Base Station System atau BSS, terdiri atas: BTS (Base Transceiver Station), perangkat GSM yang berhubungan langsung

dengan MS dan berfungsi sebagai pengirim dan penerima sinyal. BSC (Base Station Controller), perangkat yang mengontrol kerja BTS-BTS

yang berada di bawahnya dan sebagai penghubung BTS dan MSC3) Network Sub System atau NSS, terdiri atas:

Mobile Switching Center atau MSC, merupakan sebuah network element central dalam sebuah jaringan GSM. MSC sebagai inti dari jaringan seluler, dimana MSC berperan untuk interkoneksi hubungan pembicaraan, baik antar selular maupun dengan jaringan kabel PSTN, ataupun dengan jaringan data.

Home Location Register atau HLR, yang berfungsi sebagai sebuah database untuk menyimpan semua data dan informasi mengenai pelanggan agar tersimpan secara permanen.

Visitor Location Register atau VLR, yang berfungsi untuk menyimpan data dan informasi pelanggan.

Authentication Center atau AuC, yang diperlukan untuk menyimpan semua data yang dibutuhkan untuk memeriksa keabsahaan pelanggan. Sehingga pembicaraan pelanggan yang tidak sah dapat dihindarkan.

Equipment Identity Registration atau EIR, yang memuat data-data pelanggan.4) Operation and Support System atau OSS, merupakan sub sistem jaringan GSM

yang berfungsi sebagai pusat pengendalian, diantaranya fault management, configuration management, performance management, dan inventory management.

Dan untuk hubungan antara BTS dan BSC bseserta fungsinya dapat dapat dijelaskan

dengan konfigurasi berikut ini :

BTS

TCBSC

BSC

TCBTS

BTS

BTS terdiri dari perangkat pemancar dan penerima, seperti antena dan pemroses sinyal

untuk sebuah interface. Tidak hanya untuk GSM, BTS juga dapat menjalankan

pemrosesan semua sinyal CDMA. BTS berkomunikasi dengan MS ( Mobile Station )

dengan Um Interface. BTS dan BSC dihubungkan oleh Abis Interface.

Fungsi BTS juga antara lain :

- Memperlengkapi koneksi radio antara mobile user dan switch.

- Satu sistem wireless di area metropolitan yang besar memerlukan ratusan base station

untuk mengirim coverage yang berhubungan dan memperlengkapi kapasitas yang cukup

untuk menangani semua pengguna yang memungkinkan.

Skematik diagram BTS

BSC

BSC mengatur semua fungsi hubungan sumber radio untuk sebuah BTS atau lebih. BSC

menangani radio-channel setup, frequency hopping, and handover intern BSC. Beberapa

BSC dapat dikontrol oleh setiap MSC. Fungsi BSC antara lain :

- Menekan speech signal agar transmisi lebih efisien diatas spektrum radio yang jarang.

- Mengendalikan base station dan perangkat handoff panggilan dari satu base station ke

lainnya sebagai penggerak user melewati sistem.

Gambar : diagram rangkaian BSC

c. Analisis dengan gambar mengenai macro-cells dan micro cellsBerikut ini yaitu struktur hierarki dari sel pada GSM :

MacrocellsJenis ini yang paling gampang dilihat, sebab ditempatkan di atas gedung tinggi atau tower dengan ketinggian sekitar 50 meter. Ciri macro cell yakni memiliki transmit power yang

lebih tinggi, dan converage lebih luas. Umumnya macro cell banyak ditempatkan di daerah pinggiran kota yang mempunyai kepadatan rendah (low traffic) dan sesuai bagi pelanggan yang membutuhkan mobilitas tinggi. Jarak jangkauan bisa berbeda antar operator, tergantung desain yang dibutuhkan. Maksimum macro cell mempunyai jangkauan hingga 35 km, pada realitanya macro cell hanya beroperasi hingga 20 km saja dan digunakan untuk daerah frekuensi 150 – 1000 MHz dan 1500 – 2000 MHz. Ini disebabkan adanya halangan-halangan yang mengganggu penetrasi signal.

Sel ini biasanya diaplikasikan untuk daerah rural dan sub urban karena akan menghasilkan jari-jari sel yang besar. Namun demikian, implementasi sel ini juga dilakukan untuk daerah Urban dengan tujuan meningkatkan kapasitas trafik dengan menopang sel micro-cell (cell splitting). Microcells

Jenis ini biasanya ditempatkan di pinggiran jalan atau di sela-sela pojok gedung. Micro cell dirancang bagi komunikasi pelanggan dengan kepadatan tinggi, namun bermobilitas rendah. Ciri micro cell yakni converage nya kecil namun kapasitas besar dengan transmit power yang rendah. Biasanya antenanya cukup dipasang di plafon atau langit-langit suatu ruangan, ada juga tanpa antena alias ditempel pada dinding. Micro cell sendiri dibagi ke dalam micro cell standar, pico cell, dan nano cell. Maksimum micro cell mempunyai jangkauan antara 500 meter hingga 1 km.

d. Penjelasan Model Hatta, Sealtering, Dimension, dan Multipath Model Hatta

Model Hatta merupakan bentuk persamaan empirik dari kurva redaman lintasan yang dibuat oleh Okumura, karena itu model ini lebih sering disebut sebagai model Okumura-Hatta. Model ini valid untuk daerah range frekuensi antara 150-1500 MHz. Hatta membuat persamaan standard untuk menghitung redaman lintasan di daerah urban, sedangkan untuk menghitung redaman lintasan di tipe daerah lain (suburban, open area, dll), Hatta memberikan persamaan koreksinya. Sealtering

Gelombang Elektromagnetik dapat melewati beberapa objek, namun juga dapat dipantulkan oleh suatu objek. Pemantulan ini sering disebut dengan baunching atau scattering.

Dimension

Tujuan dimensi GSM untuk membagi sumber radio yang terbatas agar mendapatkan kombinasi sinyal (CCCH dan SDCCH) dan traffic (TCH dan PDTCH) canel yang menyediakan performansi yang optimal.

MultipathMultipath fading terjadi ketika sinyal frekuensi radio (RF) mengambil jalur berbeda dari

suatu sumber ke tujuan/penerima. Sebagian dari sinyal langsung ke tujuan sedangkan bagian lain

terlebih dahulu memantul ke penghalang. Sebagai hasilnya, sebagian sinyal menempuh jarak yang lebih jauh dan mengalami penundaan. Multipath fading adalah suatu bentuk gangguan atau interferensi sinyal RF yang timbul ketika sinyal memiliki lebih dari satu jalur dari transmitter ke receiver.

e. 3 mekanisme propogasi gelombang Reflection

Refleksi atau pantulan terjadi pada saat suatu sinyal bertumbukan dengan suatu permukaan yang lebih besar dibandingkan dengan panjang gelombang sinyal tersebut atau Refleksi terjadi saat pancaran gelombang elektromagnetik berbenturan dengan suatu obyek yang memiliki dimensi yang lebih besar jika dibanding dengan panjang gelombang yang dikirimkan. Refleksi terjadi pada permukaan bumi,gedung dan dinding.

DiffractionDifraksi terjadi saat suatu sinyal menabrak suatu ujung yang tidak dapat ditembus oleh

sinyal yang mempunyai bentuk tidak beraturan atau Difraksi terjadi bila jalur gelombang antara transmitter dan receiver terhalang oleh sesuatu yang memiliki permukaan yang tajam, tidak teratur atau tepi dari suatu permukaan. Dalam frekuensi tinggi pun, difraksi terkadang tampak seperti refleksi tergantung dari geometri obyek seperti amplitudo, phase dan polarisasi yang dimiliki gelombang elektromagnet

ScatteringScattering terjadi dikarenakan sinyal menumbuk suatu benda yang lebih kecil atau sama

dengan panjang gelombang dari sinyal tersebut.f. Penjelasan Handover

Handover adalah istilah yang berarti situasi dimana MS berganti kanal signalling maupun kanal trafik. Dari sudut pandang jaringan, MS dipindah-tangankan dari BTS awal ke BTS berikutnya. Ketika pelanggan yang sedang mengakses jaringan bergerak mendekati perbatasan sel menuju daerah cakupan sel sebelahnya, maka kuat sinyal yang diterima oleh pengguna tersebut akan menurun.

Jenis-jenis Handover Pada Sistem GSM

a. Intra-system Handover

Intra-sytem handover terjadi dalam satu sistem. Yang selanjutnya dapat dibagi menjadi intra-frequency HO dan inter-frequency HO. Intra-frequency terjadi di antara sel-sel yang memiliki carrier WCDMA yang sama, sementara interfrequency terjadi di antara sel-sel yang menggunakan carrier WCDMA yang berbeda.

b. Inter-system Handover (ISHO)

Inter-system HO terjadi di antara sel-sel yang memiliki dua teknologi akses radio (Radio Access Technology : RAT) yang berbeda atau mode akses radio (Radio Access Mode : RAM) yang berbeda. Kasus yang paling sering untuk handover jenis ini diperkirakan terjadi antara sistem WCDMA dan GSM/EDGE.

c. Hard Handover (HHO)

HHO adalah kelompok dari prosedur HO dimana semua hubungan yang lama dilepaskan sebelum hubungan radio yang baru dibentuk. Bagi pembawa (bearer) real-time hal ini berarti pemutusan-hubungan yang singkat dari bearer; bagi bearer non-real-time HHO berarti lossless. Hard handover dapat menjadi intra atau inter-frequency handover.

d. Soft Handover (SHO)

Selama proses soft handover, MS terus menerus berkomunikasi dengan dua sel atau lebih secara bersamaan yang memiliki BS yang berbeda dari RNC yang sama (intra-RNC) atau RNC yang berbeda (inter-RNC). Semua hubungan yang lama tidak akan dilepaskan sebelum hubungan radio yang baru terbentuk.

e. Softer Handover

Pada kejadian softer handover, MS dikendalikan oleh paling tidak dua sector pada satu BS, SHO dan softer HO hanya mungkin terjadi dalam satu frekuensi carrier dan oleh karena itu, termasuk proses handover intra-frequency.

g. Parameter-parameter yang diperhatikan untuk merencanakan PST GSM

Parameter – parameter RF Link Budget

Terdapat dua tujuan utama dalam perencanaan RF GSM maupun RF lainnya, yaitu:a) mendapatkan nilai gain dan loss sistem secara detail dan menyeluruh dengan tepat dari lintasan

RF.b) mendapatkan nilai loss yang diizinkan dalam jaringan.

Untuk mencapai tujuan diatas, designer perlu mengetahui parameter-parameter dan komponen link budget. Parameter-parameter tersebut dibagi menjadi empat kategori antara lain :

1. Parameter yang berhubungan dengan propagasi

Bulding Loss Vehicle Loss Body Loss Ambient Loss RF Feeder Loss Antenna Gain

Parameter-parameter ini tergantung pada frekuensi yang digunakan. Untuk GSM yang beroperasi di Indonesia digunakan frekuensi operasi 900 MHz,1900 dan 2100 MHz.

Bulding LossBulding Loss adalah berkurangnya level kuat sinyal akibat struktur bangunan yang dilewati propagasi untuk mencapai user yang berada di dalam gedung.

Proses terjadinya building loss propagation dibagi menjadi dua buah kasus :1. Ketika pemancar (BTS) berada di luar gedung dan penerima (MS) berada di dalam gedung (kasus

into).2. Pemancar dan penerima berada dalam gedung yang sama.

Metode guna mencari nilai loss propagasi pada kasus pertama adalah pendekatan model propagasi pada outdoor. Dengan kata lain, kita menggunakan faktor jarak user (pemodelan propagasi seluler umum) ditambah dengan factor building loss.Menurut literature, building loss berkisar antara 5 sampai dengan 40 dB atau lebih dari itu.

Environment Penetration Loss

Dense UrbanUrban

Sub UrbanRural

20 dB15 dB10 dB8 dB

Metode lain yang digunakan untuk mendapatkan building loss adalah dengan menggunakan parameter yang spesifik, yaitu dengan memasukkan parameter material penyusun bangunan, tinggi antena, panjang lintasan, luas lantai, jumlah ruang dan lantai. Vehicle Loss

Vehicle Loss adalah turunnya level daya terima yang diakibatkan oleh pergerakan user dalam lingkungan sel yang dicakup.Vehicle Loss biasanya berkisar antara 5-12 dB, tetapi dalam perencanaan digunakan 5-8 dB.

Body LossBody Loss adalah turunnya level daya terima yang diakibatkan oleh redaman tubuh user berdasarkan fungsi jarak tubuh user dengan MS.

Ambient Loss

Ambient Loss adalah turunnya level daya terima yang bersifat stabil pada waktu yang lama yang disebabkan oleh kondisi lingkungan sekitar. Loss ini terbesar disebabkan oleh perbuatan manusia seperti kendaraan bermotor, pabrik, mesin dan lain sebagainya.

RF Feeder LossFeeder loss adalah loss atau hilangnya daya akibat adanya redaman pada saluran transmisi (feedline) yang digunakan. Feeder loss biasanya diberikan oleh vendor feedline dengan satuan dB/meter.

AntennaAntena merupakan bagian penting dalam power link budget. Antena biasanya memiliki keuntungan nilai cadangan daya yang disebut gain antena. Gain merupakan fungsi dari luas apperture antenna, polarisasi, dan faktor efisiensi. Bila digunakan antenna array, maka gain merupakan fungsi dari polarisasi d2an jumlah elemen array antenna. Gain antenna biasanya sesuai dengan ukuran antenna, semakin besar ukurannya maka semakin besar gain-nya.

Beamwidth horizontal maupun vertikal direferensikan sebagai nilai pattern pancaran daya. Untuk memilih antena dalam perencanaan jaringan seluler perlu diperhatikan beberapa faktor : Ukuran dan berat antena. Karena kita akan memasang antena di atas tower, maka perlu

diperhatikan bobot antena dan akibat hembusan angin. Pola beamwidth. Pola beamwidth akan mempengaruhi performa sel site. Pola horizontal yang

lebih lebar akan menginterferensi sektor sebelahnya. Ini menjadi nilai sumber interferensi begi sektor lainnya.

2. Parameter yang berhubungan dengan spesifikasi CDMA Interferensi noise rise antar user Eb/No

Processing Gain

Untuk menyederhanakan permasalahan, biasanya seorang designer menentukan Eb/No target yang konstan terlebih dahulu. Pada kenyataannya nanti, Eb/No akan berubah-ubah sesuai dengan kondisi propagasi yang ada.

3. Parameter yang berhubungan dengan spesifikasi produk RF (Tx atau Rx) Daya Tx Sensitivitas Rx

4. Parameter yang berhubungan dengan Reliability perangkat Shadow Fading Margin

h. Manfaat Sistem GSMGSM, sebagai sistem telekomunikasi selular digital memiliki keunggulan dan manfaat yang jauh lebih banyak dibanding sistem analog, di antaranya:

1) Kapasitas sistem lebih besar, karena menggunakan teknologi digital dimana penggunaan sebuah kanal tidak hanya diperuntukkan bagi satu pengguna saja. Sehingga saat pengguna tidak mengirimkan informasi, kanal dapat digunakan oleh pengguna lain.

2) Sifatnya yang sebagai standar internasional memungkinkan international roaming.3) Dengan teknologi digital, tidak hanya mengantarkan suara, tapi memungkinkan servis lain

seperti teks, gambar, dan video.4) Keamanan sistem yang lebih baik5) Kualitas suara lebih jernih dan peka.6) Memberikan peluang timbulnya alternatif usaha-usaha baru di sektor telekomunikasi, seperti

dalam hal penyedia muatan (content) layanan.7) Meningkatkan peluang mendapatkan kepuasan pelanggan dan pengguna jasa operator

telekomunikasi seluler, sebagai bentuk implementasi dari prinsip costumer intimacy.

8) Memberikan pendapatan tambahan bagi operator seluler, di luar pendapatan dari trafik pembicaraan, yaitu pendapatan dari advertensi dengan memanfaatkan teknologi layanan berbasis lokasi.