KONSEP DASAR SISTEM SELULER
Tujuan Instruksional Khusus :
Setelah mempelajari bab ini mahasiswa diharapkan :
1. Mampu menjelaskan jenis-jenis sistem komunikasi bergerak menurut : daerah jangkauannya, sistem transmisninya dan pemakaiannya.
2. Mampu menjelaskan apa yang dimaksud dengan konsep sel.
3. Mampu menjelaskan bagian-bagian yang membangun sebuah sistem seluler.
4. Mampu menjelaskan bentuk-bentuk sel.
5. Mampu menjelaskan konsep pengunaan ulang frekuensi (frequency reuse).
2.1 Pendahuluan
Dalam perkembangannya, jenis sistem komunikasi bergerak dapat ditinjau dari berbagai segi, diantaranya ditinjau dari segi daerah jangkauan (coverage area), sistem transmisi yang digunakan dan menurut pemakaian
2.1.1 Menurut daerah jangkauan (coverage area)
Menurut daerah jangkauannya maka sistem komunikasi bergerak dapat dibedakan menjadi 3 (tiga) macam yaitu :
1. Large Zone (single cell/Konvensional)
2. Multi Zone (Cellular)
3. Global System
2.1.1.1 Large Zone
Sistem ini sering disebut juga sistem konvensional. Pada sistem ini sebuah Radio Base Station (RBS) melayani suatu daerah cakupan kurang lebih dengan radius 20 mil. Contohnya adalah STKB (Sistem Telepon Kendaraan Begerak)-INTI yang beroperasi pertama kali di jakarta tahun 1976.
Gambar 2.1 Sistem komunikasi bergerak Single Sel
Keuntungan dari sistem ini adalah relatif mudah dalam sistem switching, charging dan pemancaran. Kelemahannya, tidak dapat menjangkau daerah yang lebih luas yang mengakibatkan pelanggan kurang bebas begerak, memerlukan RBS dan ME (Mobile Equipment) yang mempunyai daya pancar yang kuat, serta jumlah kanal yang terbatas
2.1.1.2 Multi Zone (Celuler)
Pada sistem ini daerah pelayanan dibagi menjadi beberapa daerah cakupan yang disebut sel (cell) dan setiap sel dilayani oleh sebuah RBS.Antara RBS dan masing-masing sel saling berintegrasi yang dikendalikan oleh sebuah MSC (Mobile SwithingCentre), sehingga daerah cakupannya menjadi lebih luas.
Gambar 2.2 Sistem komunikasi bergerak Multi Zone
2.1.1.3 Global Zone
Sistem ini memanfaatkan teknologi satelit, sehingga daerah cakupannya adalah seluruh dunia . Sebagai contoh Sistem Telekomunikasi Bergerak yang digunakan oleh IMMARSAT (International Maritime Satelite) dengan Geostationer Satelit Orbit (GEO), dan IRRIDIUM dengan Low Earth Orbith (LEO). Sistem ini dapat dengan mudah melayani lokal, nasional dan international
2.1.2 Menurut Sistem Transmisi yang digunakan
Jika ditinjau dari sistem trasmisi yang digunakan, Sistem Telekomunikasi bergerak dapat dibedakan menjadi dua, yaitu :
1. Sistem Telekomunikasi bergerak dengan transmisi teresterial menggunakan media transmisi radio teresterial (VHF dan UHF)
Contoh : Sistem Telekomunikasi Bergerak konvensional (Single Cell System dan multi zone (Cellular System)
2. Sister Transmisi Bergerak dengan transmisi satelit menggunakan media satelit
Contoh : Sistem Telekomunikasi Begerak Global (Global System)
2.1.3 Menurut pemakaiannya
Jika ditinjau dari segi pemakainnya, maka sistem telekomunikasi bergerak dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu :
a. Publik
Sistem telekomunikasi begerak yang digunakan untuk umum. Karena sifatnya yang umum maka terminalnya diletakkan pada lokasi yang mudah dijangkau oleh umum , misalnya di pesawat terbang. Kapal penumpang, dan kendaraan umum lainnya.
b. Profesional
Sistem telekomunikasi bergerak yang dimanfaatkan untuk melayani kebutuhan masyarakat tertentu sesuai dengan profesinya, misalnya satpam, dokter, militer dal lain-lain.
c. Personal
Sistem telekomunikasi bergerak yang digunakan untuk melayani keperluan perseorangan dengan mobilitas jangkauan yang terbatas. Karena sifatnya perorangan dapat ditempatkan dirumah atau dikendaraan pelanggan sehingga sewaktu waktu dapat dipergunakan oleh pelanggan tersebut
2.2 Konsep sel
Sistem komunikasi bergerak seluler berbeda dengan sistem komunikasi bergerak konvensional, terutama pada dua hal pokok yaitu penggunaan ulang frekuensi dan pembelahan sel. Pada sistem komunikasi begerak konvensional setiap unit tetap (base station) dirancang agar dapat meliputi daerah yang seluas-luasnya, yaitu dengan cara menempatkan antena setinggi mungkin dengan daya yang sebesar mungkin. Frekuensi yang dialokasikan dan sistem konfigurasinya tidak akan berubah sepanjang penggunaan sistem tersebut.
Pada sistem seluler daerah pelayanan dibagi atas daerah-daerah yang lebih kecil yang disebut sel. Daya yang dipancarkan setiap unit dijaga seminimum mungkin dan antenanya ditempatkan pada ketinggian yang sesuai dengan daerah liputan yang dilayaninya. Dengan demikian dimungkinkan frekuensi-frekuensi yang digunakan pada satu sel dapat digunakan kembali pada sel lain yang berjarak tertentu, yang disebut jarak pengulangan (reuse distance)
Apabila dikemudian hari permintaan akan pelayanan meningkat dan jumlah kanal yang dialokasikan menjadi tidak cukup lagi untuk melayani lalu lintas komunikasi, maka sel dapat dibelah menjadi daerah-daerah yang lebih kecil. Peningkatan permintaan pelayanan dapat dipenuhi, dengan menempatkan pada daerah-daerah yang baru tersebut untuk sel tambahan , dengan daya dan ketinggian antena yang lebih rendah.
Sebuah sel mempunyai radius (jarak) dari 1 - 40 mil, tetapi radius khusus yang digunakan agar dapat diperoleh efisiensi spektrum frekuensi yang tinggi berkisar antara 5 - 10 mil.
Sistem seluler terdiri dari 3 (tiga) bagian yaitu, Mobile unit, Cell site dan Mobille Switching Centre (MSC) seperti ditunjukkan pada gambar 1.3
Gambar 2.3 Sistem seluler
Mobile Unit
Mobile telephone unit berisi control unit , transmitter, reciever dan sistem antena.
Cell site
Cell site merupakan interface antara Mobile Telephone Switching Office dan Mobile Unit. Cell site terdiri dari control unit, radio cabinet, antena, sistem catu daya dan terminal daya.
Mobile Switching Center
Switching Center merupakan pusat koordinasi antara elemen-elemen untuk keseluruhan cell site. MSC terdiri dari celluler processor dan celluler switch yang berfungsi sebagai interface bagi Public Switched Telephone Network (PSTN), control call processing dan untuk meng-handle aktifitas billing. Celular switch dapat berupa perangkat analog maupun digital yang berfungsi untuk menghubungkan antara pelanggan bergerak (mobile subscriber) yang satu dengan lainnya dan dengan pelanggan biasa (pelanggan PSTN).
MSC merupakan bagian yang paling utama dari celuler mobile system, karena didalamnya terdapat central coordination dan cellular administration. Pada MSC terdapat data link yang memberikan supervision link antara processor dengan switch serta antara cell site dengan processor. Radio Link menyalurkan voice dan signaling antara mobile unit dan cel site. High speed data link tidak dapat ditransmisikan melalui standard telephone trunk, untuk itu harus menggunakan salah satu link microwave atau T-carrier (wire line). Microwave radio link atau T-carrier menyalurkan voice dan data antara cel site dengan MSC.
Ketiga sub sistem tersebut dihubungkan melalui microwave radio dan high speed data links. Pada waktu tertentu, setiap mobil unit dapat menggunakan satu kanal sebagai link komunikasi. Kanal yang digunakan tersebut tidak tetap, akan tetapi dapat menggunakan kanal lain di dalam band yang telah dipersiapkan didalam area pelayanan. Didalam setiap site telah dilengkapi dengan peralatan yang mempunyai kemampuan multichannel sehingga dapat menghubungkan site secara simultan ke beberapa mobile unit.
2.3 Bentuk Sel
Pada prinsipnya bentuk sel dan jarak antar sel yang berlabel sama tidak perlu teratur, tetapi untuk mepermudah perencanaan dan pengembangan serta pertimbangan ekonomi maka perlu dipilih bentuk sel yang khas.
Secara geografis terdapat empat bentuk sel yaitu :
• Lingkaran
• Segitiga sama sisi
• Bujur sangkar
• Segienam beraturan
Suatu wilayah tidak pernah dapat dicakup oleh lingkaran–lingkaran tanpa membentuk bagian yang tertinggal, oleh karena itu bentuk lingkaran tidak dipakai. Kondisi terburuk dalam sistem seluler ini adalah titik yang terjauh dari pemancar dan penerima. Jika jarak titik terjauh itu sama untuk bentuk segitiga, bujur sangkar dan segienam beraturan , maka segienam beraturan mempunyai luas yang lebih besar dibandingkan kedua bentuk lainnya. Dengan demikian untuk mencakup suatu daerah yang sama, jumlah sel dalam bentuk segienam beraturan akan lebih sedikit dibandingkan kedua bentuk lainnya. Ini berarti jumlah pemancar dan penerima serta peralatan lainnya lebih sedikit. Maka dengan pertimbangan itu jelas bahwa dengan bentuk segienam beraturan biaya yang harus dikeluarkan akan lebih hemat.
Gambar 2.4 Cell site RF overlapping
Dari gambar 2.4 di atas terlihat bahwa struktur cell site RF tidaklah benar-benar berbentuk segienam. Struktur ini dinamakan overlapping pattern (pola overlapping)
2.4 Penggunaan Ulang Frekuensi (Frequency Reuse)
Sebuah pemancar dan penerima multi kanal diletakkan dalam setiap sel. Pemancar tersebut memakai daya yang sangat rendah sehingga pita frekuensi yang sama dapat digunakan pula pada sel lainnya.
Dua kriteria utama yang harus dipenuhi oleh sistem komunikasi bergerak adalah kapasitas pelanggan yang besar dan penggunaan bidang frekuensi yang efisien. Padahal kedua kriteria itu jelas saling bertentangan. Bila diinginkan jumlah pelanggan yang besar, tentu dibutuhkan bidang frekuensi yang lebar. Sebaliknya bila dikehendaki penghematan pemakaian bidang frekuensi, maka kapasitas pelanggan akan turun.
Ide dasar penggunaan ulang frekuensi ini adalah aspek distribusi. Bila biasanya digunakan sebuah pemancar penerima (transceiver) dengan daya yang besar dan menara yang tinggi untuk mencakup semua daerah pelayanan, maka dalam metode penggunaan ulang frekuensi (reuse frequency), transceiver ini dapat disebarkan menjadi beberapa bagian dimana setiap bagian mempunyai daya yang kecil dan menara antena yang tidak begitu tinggi. Penggunaan beberapa pasangan frekuensi oleh sel-sel harus diatur, sehingga dapat menghindari terjadinya interferensi. Sel-sel yang berdekatan sebaiknya tidak menggunakan himpunan kanal frekuensi yang sama, sedangkan sel-sel yang terpisah dengan jarak yang cukup jauh boleh menggunakan pasangan frekuensi yang sama. Karena daya pemancar kecil, maka dengan jarak yang cukup jauh interferensi dapat dihindari. Dengan adanya pengulangan frekuensi pada suatu stasiun yang jaraknya berjauhan, maka suatu daerah pelayanan dapat melayani secara serentak sejumlah panggilan telepon yang lebih banyak dari pada jumlah total saluran radio yang tersedia. Hal ini memungkinkan peningkatan jumlah pelanggan yang dapat dilayani sekaligus.
Gambar 2.5 Konsep penggunaan ulang frekuensi dari sistem seluler
Sebagai illustrasi dari penggunaan ulang frekuensi dapat dilihat pada gambar 2.5. Sel dengan frekuensi yang sama harus dipisahkan dengan jarak penggunaan ulang frekuensi tertentu, pemisahan ini dilakukan untuk menghindari interferensi ko-kanal.Besarnya jarak penggunaan ulang frekuensi tergantung pada jumlah kelompok frekuensi (N). makin besar jumlah kelompok frekuensi, makin besar jarak penggunaan ulang frekuensi. Hubungan ini ditentukan secara matematis dengan mencari sel yang mempunyai kanal yang sama (co-channel) pada pola sel
Sel yang mempunyai kanal sama diperoleh dengan cara : Geser i sel dari suatu sel ke sembarang arah, kemudian putar berlawanan arah jarum jam sebesar 60o sejauh j sel. Sel yang diperolah sama seperti sel semula yang disebut sel-sel yang mempunyai kanal yang sama seperti pada gambar 2.6 :
Gambar 2.6 Metode penentuan sel-sel yang mempunyai kanal yang sama,
N=19 (i=3, j=2)
Hubungan antara N, i dan j adalah :
(2.1)
dimana i dan j adalah bilangan bulat. Jadi hanya nilai N tertentu yang dapat digunakan. Jarak penggunaan ulang dihitung dengan menggunakan ilmu ukur didapat sebagai berikut :
(2.2)
dimana R adalah jari-jari sel , seperti terlihat pada gambar 2.7 berikut ini :
Gambar 2.7 Jarak antara sel-sel yang mempunyai kanal yang sama
Untuk jaringan sistem yang menggunakan antena omnidirectional mempunyai pola radiasi menyebar ke segala arah dengan sama kuat. Sehingga pengaturan penggurangan pengaruh interferensi dilakukan dengan mengatur jarak antar sel, semakin jauh jarak antar sel semakin kecil pengaruh interferensi yang terjadi. Pada jaringan sistem yang menggunakan antena directional dimana masing-masing kanal akan dilayani satu dari ketiga antena tersebut seperti terlihat pada gambar 2.8 Konfigurasi sel seperti itu disebut dengan konfigurasi sudut, maksudnya base station terletak di ketiga sudut sel masing-masing dengan antena directional dengan beamwidth 120o. Sistem antena directional mampu dioperasikan dengan harga D/R lebih kecil. D/R lebih kecil berarti jumlah sel perkelompok lebih kecil, atau jumlah group kanal juga lebih kecil.
Gambar 2.8 Stasiun dasar dengan antena directional
Teknik sel kecil merupakan cara yang digunakan untuk meningkatkan alokasi penggunaan frekuensi sistem komunikasi bergerak seluler. Elemen dasar dari teknik sel kecil adalah penggunaan ulang frekuensi dan pemecahan sel. Penggunaan ulang frekuensi dilakukan karena lebar pita frekuensi dari sistem komunikasi bergerak seluler terbatas sedangkan pemecahan sel dilakukan karena kapasitas kanal dari suatu sel perlu ditingkatkan.
Penggunaan ulang frekuensi adalah penggunaan kanal radio pada frekuensi pembawa yang sama untuk wilayah pelayanan yang berbeda dengan jarak pemisah yang cukup jauh sehingga interferensi kanal yang sama dapat dihilangkan.
Untuk mengerti konsep penggunaan ulang frekuensi, dengan mempertimbangkan suatu sistem seluler mempunyai total kanal dupleks penuh S yang tersedia untuk digunakan. Jika setiap sel dialokasikan satu grup kanal-kanal k (k
N Sel disebut juga cluster, jika suatu cluster di tiru sebanyak M kali dalam sistem, jumalah total kanal dupleks, C, dapat gunakan sebagai satu ukuran kapasitas dan dapat dinyatakan sebagai berikut :
C = M kN = MS (2.4)
Dari persamaan (2.4) dapat dilihat bahwa kapasitas dari satu sistem seluler berbanding lurus dengan jumlah berapa kali suatu cluster di tiru dalam area layanan yang tetap. Faktor N disebut juga ukuran cluster (cluster size) dan mempunyai ciri ukuran yang sama dangan 4, 7 atau 12. Jika ukuran cluster N di perkecil sementara ukuran sel tetap konstan, beberapa cluster dibutuhkan agar area yang ditentukan bisa diliputi dan oleh karenanya diperoleh kapasitas yang lebih besar. Ukuran cluster yang besar mengindikasikan bahwa rasio antara radius sel dan jarak antara sel-sel dengan kanal yang sama juga besar. Sebaliknya, ukuran cluster yang kecil mengindikasikan bahwa sel-sel dengan kanal yang sama ditempatkan lebih dekat. Nilai N merupakan suatu fungsi berapa besar toleransi inteferensi suatu stasiun bergerak atau stasiun dasar untuk mempertahankan kualitas komunikasi dengan baik. Faktor penggunaan ulang frekuensi dari satu sistem seluler diberikan oleh 1/N, karena kanal yang tersedia pada setiap sel dalam satu cluster hanya ditetapkan sebesar 1/N dari jumlah total kanal yang tersedia dalam sistem
Contoh
Jika sebuah bandwidth (lebar band) total 33 MHz dialokasikan ke suatu sistem telepon seluler FDD yang menggunakan dua kanal simpleks 25 KHz untuk menyediakan kanal dupleks penuh untuk kanal suara dan kanal kontrol, hitunglah berapa jumlah kanal yang tersedia per sel jika digunakan sistem a. Penggunaan ulang 4 – sel, b. Penggunaan ulang 7 – sel, c. Penggunaan ulang 12 – sel. Jika 1 MHz dari alokasi spektrum diperuntukkan untuk kanal-kanal kontrol, tentukanlah distribusi yang seimbang dari kanal-kanal kontrol dan kanal-kanal suara dalam setiap sel untuk masing-masing sistem.
Solusi contoh
Diketahui :
Bandwidth total = 33 MHz
Bandwidth kanal = 25 x 2 kanal simpleks = 50 kHz/kanal dupleks
Total kanal yang tesedia = 33.000/50 = 660 kanal
a. Untuk N = 4
Jumlah kanal total yang tersedia untuk setiap sel = 660/4 165 kanal
b. Untuk N = 7
Jumlah kanal total yang tersedia untuk setiap sel = 660/7 95 kanal
c. Untuk N = 12
Jumlah kanal total yang tersedia untuk setiap sel = 660/12 55 kanal
Jumlah total kanal kontrol = 1000/50 = 20
Jumlah total kanal Suara = 660 – 20 = 640
a. Untuk N = 4
Jumlah kanal kontrol untuk setiap sel = 20/4 = 5 kanal
Jumlah kanal suara untuk setiap sel = 640/4 = 160 kanal
Setiap sel mempunyai 5 kanal kontrol dan 160 kanal suara.
Dalam prakteknya setiap sel mempunyai 1 kanal kontrol dan 160 kanal suara
b. Untuk N = 7
Jumlah kanal kontrol untuk setiap sel = 20/7 3 kanal
Jumlah kanal suara untuk setiap sel = 640/7 92 kanal
4 sel mempunyai 3 kanal kontrol dan 92 kanal suara
2 sel mempunyai 3 kanal kontrol dan 90 kanal suara
1 sel mempunyai 2 kanal kontrol dan 92 kanal suara
Dalam prakteknya setiap sel mempunyai 1 kanal kontrol, 4 sel mempunyai 91 kanal suara dan 3 sel 92 kanal suara.
c. Untuk N = 12
Jumlah kanal kontrol untuk setiap sel = 20/12 2 kanal
Jumlah kanal Suara untuk setiap sel = 640/12 53 kanal
8 sel mempunyai 2 kanal kontrol dan 53 kanal suara
4 sel mempunyai 1 kanal kontrol dan 54 kanal suara
Dalam prakteknya setiap sel mempunyai 1 kanal kontrol, 8 sel mempunyai 53 kanal suara dan 4 sel mempunyai 54 kanal suara.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar