Cell Planning

1

Dasar Perencanaan Sel

Oleh :Nachwan Mufti A, ST

2

Organisasi

Modul 10 Dasar Perencanaan Sel

• A. Pendahuluan page 3

• B. Diagram Alir Perencanaan Jaringan page 8

• C. Dasar Teori Trafik page 9

• D. Kapasitas Jaringan page 14

• E. Coverage page 20

• F. Kualitas Jaringan page 24

• G. Frequency Reuse and Channel Group Assignment page 26

• H. Planning Tool page 31

• Lampiran Tabel Erlang B page 33

3

A. Pendahuluan

1. Prediksi gross income (pendapatan kasar).Berbagai upaya dapat dilakukan untuk meneliti gross income,diantaranya adalah penelitian populasi penduduk, rata-rataincome, tipe-tipe bisnis yang berkembang, dll

2. Pengenalan kompetitorPenting untuk diketahui situasi kompetitor yang ada, untukmemastikan adanya peluang. Dalam hal ini bisa dilihat cakupandari kompetitor, performansi sistemnya, maupun juga jumlahpelanggan untuk dibandingkan jumlah pelanggan potensial yangbelum terlayani.

3. Keputusan cakupan geografisPertanyaannya adalah : mana daerah geografi yang dicakupsistem yang diinginkan serta jenis layanan apa yang cocok untukdaerah tersebut ? Pertanyaan tersebut harus dijawab untukkemudian diteruskan pada Bagian Teknik.

Implementasi suatu jaringan telekomunikasi di suatu wilayah disamping berhadapan dengan regulasi telekomunikasi, juga akan berhadapan dengan situasi pasar yang harus dipelajari dengan seksama untuk mengantisipasi berbagai kemungkinan. Di bawah ini adalah 3 tugas besar yang harus dikerjakan seorang analis pasar ...

4

A. Pendahuluan

5

Apa sesungguhnya peranan seorang engineer ?1. Memulai sketsa perencanaan pada daerah pelayanan,

tujuannya adalah menghasilkan cakupan service pada daerahpelayanan dengan sesedikit mungkin jumlah sel, kapasitassebesar mungkin untuk alokasi BW yang diberikan, serta kualitassebaik mungkin.

2. Menentukan jumlah kanal RF yang diperlukan untuk melayaniprediksi trafik pada jam sibuk sampai beberapa tahun ke depan.

3. Studi problem interferensi.Cochannel interference, adjacent channel interference, maupunjuga kemungkinan terjadinya intermodulasi dari tiap sel.Selanjutnya mencari cara-cara untuk mengatasi hal itu.

4. Studi mengenai probabilitas blocking pada tiap sel, sertamencari langkah-langkah untuk meminimisasi hal tersebut

5. Perencanaan teknologi untuk menyerap pelanggan baru.Jumlah kenaikan pelanggan baru akan tergantung kepada biayakomunikasi, performansi sistem, serta juga kecenderungan bisnis.Secara teknik harus dipikirkan upgrading sistem, teknik-teknikpengembangan kapasitas untuk BW yang terbatas pada layanansistem komunikasi bergerak.

Setelah menerima laporan dari analis

ekonomi yang meneliti kelayakan

ekonomi, tugas seorang engineer

untuk mewujudkan jaringan yang andal dari sisi kapasitas,

kualitas dengan biaya seefisien

mungkin

A. Pendahuluan

6

Sebelum merencanakan sistem, seorang engineer harus memiliki pengetahuan yang mendalam mengenai dasar-dasar teknologi selular, yang meliputi struktur sel, channel asignment, cell splitting, sistem sel overlay, pemrosesan panggilan, konsep propagasi radio , dan berbagai prinsip lainnya.

Seperti yang sudah dijelaskan dimuka, bahwa langkah pertama desain jaringan telekomunikasi selalu berdasar tentang estimasi apa yang akan terjadi pada masa datang terhadap jaringan yang hendak direncanakan. Dalam hal ini prediksi trafik telekomunikasi merupakan hal penting yang pertamakali akan dilakukan.

Filosofi umum dari desain jaringan telekomunikasi adalah mendapatkan performansi terbaik dengan minimal cost. Performansi radio meliputi kualitas kanal fisik untuk kontrol / signalling dan juga kanal fisik suara. Dalam kaitan ini, ukuran dari kualitas transmisi adalah S/(I+N) atau biasa disebut RF signal to impairement ratio.

Seorang RF enginner harus menganalisis 2 macam kondisi : (1), Pada kondisi yang terburuk, dan (2), Pada kondisi rata-rata yang dicapai oleh jaringan yang didesain. Dalam hal ini, kondisi performansi rata-rata akan menunjukkan ukuran persepsi pelanggan mengenai kualitas yang akhirnya bermuara pada kepuasan pelanggan. Sedangkan analisis kondisi terburuk adalah untuk mencegah berbagai kasus terburuk yang mungkin akan terjadi.

Lalu..

A. Pendahuluan

7

Adalah cukup sulit untuk mencapai performansi yang diharapkan pada lingkungan komunikasi mobile yang sangat kompleks. Karena itu diharapkan seorang engineer memiliki berbagai pengetahuan untuk melakukan optimalisasi sistem yang nantinya akan melibatkan berbagai solusi kompromi dari berbagai kondisi trade off yang nantinya akan dihadapi. Berbagai metoda optimalisasi jaringan komunikasi bergerak seluler ini diberikan pada bagian selanjutnya.

Goal • Kapasitas

• Coverage

• Kualitas

Tujuan Perencanaan Jaringan Selular...

A. Pendahuluan

8

Perencanaan jaringan dimulai dari alokasi lebar pita frekuensi yang diberikan pemerintah kepada suatu operator seluler. Alokasi lebar pita frekuensi inilah yang digunakan oleh operator untuk memberikan layanan komunikasi dengan kualitas komunikasi yang sebaik-baiknya dan untuk sebanyak-banyaknya user.

A. Pendahuluan

9

START

Analisa kapasitas yang dibutuhkan Atot = (Erlang)

Kapasitas sistem dari BW yang

dialokasikan Asel = (Erlang / sel)

B. Diagram Alir Perencanaan Sel

Jumlah sel Atot /Asel = (sel)

2,6

SelLuasSelJariJari

SelJumlah

PelayananAreaLuasSelLuas

Analisa Pathloss Analisa Link Budget Perhitungan Daya Frequency Planning

END

KUALITASOKE ?

OPTIMASI• Threshold handover• Daya Pancar• Noise Figure, dll

Prediksi trafik yang dibutuhkan sampai dengan beberapa tahun ke depan (Analisis statistik demand)

Yes

No

Kapasitas

Coverage

Kualitas

10

C. Dasar Teori Trafik

Intensitas trafik

= call arrival rate ( call/hour )th = mean holding time ( hours/call )

1 Erlang didefinisikan sebagai 1 kanal yang digunakan secara kontinyu

Contoh : Diasumsikan terdapat 100 user dengan profil trafik sebagai berikut

Jadi, 100 user menggunakan 3,5 Erlang trafik rata-rata user adalah 35 mErlang

11

Grade Of Service ( GOS )

• Informasi tentang intensitas trafik selama jam sibuk akan menjadi dasar untuk dimensioning sistem wireless pada nilai Grade Of Service yang ditentukan

• Grade Of Service adalah probabilitas panggilan ditolak ( diblok ) selama jam sibuk

• Tabel GOS diperlukan untuk mengetahui berapa kanal yang dibutuhkan untuk minimum GOS yang dipersyaratkan

Jika sistem tidak didimensioning untuk mendukung trafik, maka panggilan akan sering tertolak ( GOS >> )

Dalam lingkungan wireless, target desain GOS adalah 2% atau 5% [BOU]. Target 1% digunakan jika sistem wireless digunakan untuk melengkapi wireline pada aplikasi binis seperti pada low tier PCS.


12

Karakteristik Mobile Traffic• Trafik mobile subscriber secara tradisional umumnya adalah 25 - 35

mErlang selama jam sibuk

• Jam Sibuk secara tradisional adalah sekitar jam 10 pagi, dan antara pk. 13.00 sd. 15.00

• Pelanggan mobile sekarang memiliki karakteristik yang relatif berubah... sedemikian :

Kata ‘jam’ disini dalam konteks berarti adalah periode, dan tidak berarti / tidak selalu 60 menit

• Pelanggan sekarang tidak didominasi oleh para pekerja yang memiliki mobilitas tinggi yang melakukan panggilan saat jam kerja

• Jam sibuk sekarang cenderung bergeser ke pk. 16.00 sd. pk 19.00 ( memerlukan penelitian lebih lanjut )

• Intensitas trafik tiap pelanggan sekarang cenderung meningkat


13

Tabel Trafik ...• Tabel trafik yang mungkin digunakan dalam komunikasi wireless

• Tabel trafik disusun dari suatu persamaan probabilitas

Contoh : Tabel Erlang B

N = total jumlah kanalA = intensitas trafik = t


14

Tabel Erlang B ...Tabel Erlang B tipikalnya umum digunakan dalam perencanaan sistem wireless. Disebabkan karena sistem umumnya tidak mengakomodasi antrian untuk panggilan baru.

Contoh :

Berapa kanal yang diperlukan untuk mendukung 100 user untuk mencapai GOS 2%, jika rata-rata intensitas trafik seorang user adalah 30 mE


15

D. Kapasitas Jaringan

Analisis statistik pertumbuhan pelanggan diperlukan untuk estimasi jumlah pelanggan pada waktu-waktu mendatang.

Ukuran sel yang kita rancang, harus mampu melayani sejumlah user yang diprediksikan pada suatu daerah ( traffic demand )

Demand trafik selalu dihitung sampai beberapa tahun kedepan ( 5 tahun, 10 tahun, dsb ) untuk mengamankan investasi dan tergantung juga dari prospek bisnis, efisiensi berkaitan dengan laju perkembangan teknologi, dsb.

Umumnya untuk penentuan lokasi, dan jaringan fixed kabel (jika ada) akan direncanakan untuk waktu yang lebih panjang dibandingkan dengan jaringan perangkat radionya.

Traffic Demand

ATOT = Jumlah estimasi user x Trafik rata-rata per-user

16

K

RFkanalSimultanUserJumlah

BW

BWN

RFkanal

andialokasikyang 1/

1 K

RFkanalSimultanUserJumlah

BW

BWN

RFkanal

andialokasikyang 1/

1

Kapasitas jaringan akan tergantung kepada lebar pita (bandwidth) yang diberikan, serta pada efisiensi spektral komunikasi yang bersangkutan yang akan diimplementasikan.

Jumlah user yang bisa dilayani tiap sel untuk bandwidth tertentu yang dialokasikan adalah didefinisikan secara umum sebagai berikut :

dimana, N = Jumlah user yang bisa dilayani tiap sel K = Ukuran kluster

Contoh :

Suatu operator sistem seluler mengalokasikan pita selebar 10 MHz untuk sistem DCS1800. Berapa kapasitas sistem jika diketahui lebar pita 1 kanal RF DCS1800 adalah 200 kHz, jumlah user simultan untuk satu kanal RF adalah 8 user, serta ukuran kluster untuk DCS1800 adalah = 3


17

Kapasitas trafik per-sel( Erlang / sel )

Dari perhitungan sebelumnya, didapatkan jumlah user persel untuk melayani sejumlah N user.

Selanjutnya untuk dedicated communication dapat dilihat dari tabel Erlang-B dengan spesifikasi GOS yang dipersyaratkan untuk melihat kapasitas Erlang per-sel

Dedicated communication : 1 user memerlukan 1 kanal khusus untuk berkomunikasi

( ASEL )


18

Jumlah Sel Yang Dibutuhkan ...

Jumlah sel yang dibutuhkan di suatu daerah akhirnya akan bergantung kepada demand trafik di daerah tersebut. Dalam hal ini semakin besar demand trafik akan semakin banyak pula sel yang dibutuhkan.

Selain itu, jumlah sel tergantung pula kepada kapasitas Erlang tiap sel dengan suatu hubungan :

SEL

TOTSEL A

A SEL

TOTSEL A

A ATOT Jumlah trafik total disuatu wilayah

ASEL Kapasitas Erlang tiap sel ( tergantung kepada efisiensi spaktral siskomber

yang dimplementasikan


19

Luas Sel dan Jari-Jari Sel ...

SELSEL

DaerahLuasL

SEL

SEL

DaerahLuasL

Luas sel tentunya adalah luas daerah pelayanan dibagi dengan jumlah sel yang terhitung dari bagian sebelumnya...

Sehingga, jari-jari sel akan dapat dihitung dari pengertian bahwa untuk sel heksagonal di ketahui hubungan :

2sel R2,6L 2sel R2,6L

Perencanaan daya yang kemudian akan dilakukan harus dapat menjangkau sejarak jari-jari sel tersebut dengan kualitas sinyal tertentu yang tergantung dari ambang batas yang dipersyaratkan.


20

Untuk daerah dengan distribusi trafik non-uniform (kondisi umum), daerah pelayanan akan diklasifikasikan berdasarkan kepadatan user. Sehingga ukuran sel untuk masing-masing daerah klasifikasi tersebut akan berbeda.

urban area

suburban area

rural area


21

E. CoverageSalah satu tujuan perencanaan jaringan komunikasi bergerak wireless adalah memberikan layanan komunikasi pada cakupan (coverage) yang sudah ditentukan. Cakupan yang ditentukan tergantung kepada kapasitas yang hendak dicapai, seperti yang sudah kita bahas pada bagian sebelumnya.

Pembahasan topik coverage akan dimulai dari pertanyaan : Berapa daya pancar yang diperlukan untuk menjangkau sisi terluar sel ? Jawaban dari pertanyaan ini akan dijawab dalam perhitungan Link Budget.

Perhitungan link budget mengharuskan seorang engineer untuk mengetahui berbagai redaman, loss, margin, serta gain-gain sepanjang lintasan daya untuk komunikasi uplink dan downlink.

Secara prinsipil, daya yang ada di penerima harus selalu lebih besar atau sama dengan level daya ambang yang telah dipersyaratkan. Dan menjadi tugas engineer adalah merencanakan (1) berapa daya yang dipancarkan, (2) berapa margin yang diperlukan untuk mengakomodasikan terjadinya fading dan interferensi, dan (3) mengestimasi loss propagasi sejarak jari-jari sel.

Perhitungan yang semakin akurat akan semakin baik disebabkan karena perhitungan link budget berkaitan dengan kelas-kelas daya dari perangkat sistem yang kita rencanakan

22

m ax Tx power pertraffic channel, P t (dBm )

Loss kabel, konektor ,dan com biner (dB)

Gain antena Tx (dB)Tx E IRP per traffic channel

(dBm )

Loss Propagasi (dB)

Receiced S ignal Power(dBm )

Gain antena Rx (dB)

Loss kabel, konektor ,dan filter (dB)

Daya input ke receiver(dBm )

Fading M argin (dB)

Sensitivitas Receiver(dBm )

Spectral Noise Figure

Noise power spectral density,No (dBm /Hz)

E fective noise powerspectral density

C /No

Diagram Level

E. Coverage

23

Contoh perhitungan link budget....• Perhitungan dilakukan untuk uplink dan downlink• Gain-gain dijumlahkan, loss-loss dikurangkan ...

E. Coverage

24

Contoh perhitungan link budget....• Area yang berbeda membutuhkan persyaratan daya yang berbeda• Pathloss total diambil nilai yang terkecil (kondisi uplink, karena lebih

terbatas dayanya ), kemudian dimasukkan ke dalam rumus empirik pathoss yang dipakai

E. Coverage

25

F. Kualitas Jaringan

• Kualitas sistem seluler di tunjukkan oleh parameter BER (bit error rate),availabilitas cakupan , dan juga oleh probabilitas blocking.

• Desain pertama jaringan selular adalah berdasarkan atas trafik yang ingin dicapai , dalam hal ini mengacu pada probabilitas blocking.

• Untuk parameter kualitas berikutnya, BER akan berkorelasi dengan threshold, dan availability berkorelasi dengan margin fading yang diberikan. Lihat kembali modul sebelumnya tentang fading margin !!

• Pemilihan perangkat RF juga menempati posisi penting dalam hal memperbaiki kinerja sistem dengan jalan memperkecil Noise Figure perangkat RF.

321

4

21

3

1

21 GGG

1F

GG

1F

G

1FFFs

26Sensitivitas lebih baik !!

F. Kualitas Jaringan

27

G. Frequency Reuse and Channel Group Assignments

START UP SYSTEM Parameter K diketahui sebagai ukuran kluster yang menunjukkan jumlah sel dalam satu kluster yang ditentukan oleh syarat C/I minimum sistem seluler yang bersangkutan. Arti kluster sedemikian adalah : kanal suara yang didapatkan akan dibagi menjadi sejumlah K grup kanal. Tipikalnya, sistem AMPS mempunyai ukuran kluster 7, sedangkan GSM memiliki ukuran kluster 4.

Pada suatu sistem start up yang baru saja direncanakan, kita akan mendapatkan konfigurasi sel heksagonal , yang ukurannya akan didasarkan kapasitas trafik yang akan ditangani sistem. Untuk daerah dengan kepadatan trafik tinggi (hot traffic ), kita mungkin memerlukan ukuran sel yang lebih kecil dari daerah di sekitarnya. Contoh dari suatu sistem start up , dapat dilihat pada gambar di samping !

28

2

3

4

5

4

5

6

7

1

6

7

1

2

3

4

1

2

3

4

6

7

4

5

6

7

1

2

4

3

2

1

7

3

4

5

6

5

Langkah I

Untuk channel assignment, pertamakali kita memberikan grup-grup kanal pada sel yang besar, baru kemudian kita memberikan grup-grup kanal pada sel yang kecil.


29

2

3

4

5

4

5

6

7

1

6

7

1

2

3

4

1

2

3

4

6

7

4

5

6

7

1

2

4

3

2

1

7

3

4

5

6

55

Langkah II

Selesaikan pemberian grup kanal pada sel besar, dengan sudah mem-plot sel kecil. Sel kecil yang ditengah memiliki grup kanal yang sesuai dengan grup kanal sel besar sebelumnya ( sebelum dilakukan cell splitting )


30

2

3

4

5

4

5

6

7

1

6

7

1

2

3

4

1

2

3

4

6

7

4

5

6

7

1

2

4

3

2

1

7

3

4

5

6

55

3

56

17

4

2

Putaran1 klusterLangkah III

Perhatikan konfigurasi sel kecil !Dengan mengambil sumbu putaran adalah sel ditengah, putarlah konfigurasi sel kecil sedemikian didapatkan C/I terbaik ( diputar sejauh 2-3 sel )


31

2

3

4

5

4

5

6

7

1

6

7

1

2

3

4

1

2

3

4

6

7

4

5

6

7

1

2

4

3

2

1

7

3

4

5

6

5

4

52

36

1

7

Hasil Channel Group Assigment !

Kasus channel assignment di lapangan seringkali tidak semudah di atas kertas. Seringkali kita terpaksa melakukan pengukuran di berbagai titik untuk memastikan performansi yang ingin dicapai.


32

H. Planning Tool

• Contoh software planning tool yang sering digunakan adalah Planet (MSI) atau Wizard (Agilent) sangat menolong dalam melihat hasil simulasi coverage perencanaan

• Dari software tersebut juga bisa dilihat cochannel interference dan adjacent channel interference, serta secara otomatis mampu pula merencanakan frekuensi dan kode tiap sel

• Dalam software, kita memasukkan parameter data lokasi site dan informasi peta (kontur dan bangunan) dabn segera bisa melihat hasilnya

• Pada prinsipnya, software planning tool tersebut mengestimasi dengan cukup akurat kuat sinyal pada bagian-bagian wilayah perencanaan

33

Contoh untuk CDMA

H. Planning Tool

34

Lampiran Tabel Erlang B

35

Lampiran Tabel Erlang B

Cell Planning

Documents

Transcript of Cell Planning