RANCANGAN SISTEM SELULAR

BAB 3
RANCANGAN SISTEM SELULER

Tujuan Instruksional Khusus :
Setelah mempelajari bab ini mahasiswa diharapkan :
1. Mampu menjelaskan dan merencanakan strategi penetapan kanal.
2. Mampu menjelaskan dan merencanakan strategi hand-off.
3. Mampu menjelaskan jenis-jenis interferensi dan penyebabnya.
4. Mampu menjelaskan beberapa defenisi istilah yang digunakan dalan sistem trunking.
5. Mampu merencanakan sistem trunking untuk komunikasi begerak.
6. Mampu menjelaskan dan merencanakan grade of service untuk komunikasi begerak.
7. Mampu menjelaskan konsep peningkatan kapasitas sistem komunikasi bergerak
8. Mampu menjelaskan dan merencanakan konsep sistem pemecahan sel untuk meningkatkan kapasitas dalam komunikasi bergerak
3.1 Strategi Penetapan Kanal (Channel Assignment Strategies)
Untuk efisiensi penggunaan spektrum radio dibutuhkan satu skema penggunaan ulang frekuensi yang konsisten dengan tujuan dari peningkatan kapasitas dan meminimalkan interferensi. Berbagai macam strategi penetapan kanal telah dikembangkan untuk mencapai tersebut. Strategi penetapan kanal dapat diklasifikasikan menjadi fixed (tetap) dan dynamic (dinamis). Pemilihan strategi penetapan kanal berpengaruh pada unjuk kerja dari sistem, khususnya bagaimana panggilan-pangilan (calls) ditangani ketika seorang pengguna radio bergerak berpindah dari satu sel ke sel yang lain.
Dalam strategi penetapan kanal tetap, setiap cell telah dialokasikan sejumlah kanal suara yang telah ditetapkan sebelumnya. Setiap panggilan di dalam sel akan dilayani oleh kanal-kanal yang tidak digunakan di dalam sel tersebut. Jika semua kanal di dalam sel tersebut telah diduduki, panggilan akan diblok dan pelanggan tidak dilayani. Dalam keadaaan demikian, beberapa jenis strategi penetapan kanal akan dijalankan. Dalam satu pendekatan yang disebut borrowing strategy (strategi peminjaman), suatu sel diperkenankan meminjam kanal suara dari sel tetangga jika semua kanal dalam selnya telah diduduki. Mobil Switching Center (MSC) mengawasi beberapa prosedur peminjaman dan memastikan bahwa kanal suara yang dipinjam tidak akan diganggu atau diinterferensi dengan setiap proses panggilan dalam sel donor.
Dalam strategi penetapan kanal dinamis, kanal suara tidak dialokasikan ke sel-sel yang berbeda secara tetap. Tetapi setiap waktu permintaan panggilan dibuat, Stasiun dasar yang melayani meminta satu kanal suara dari MSC. Switch kemudian mengalokasikan satu kanal ke sel yang meminta kanal mengikuti suatu algoritma yang mengambil nilai kemungkinan dari future blocking dalam sel, frekuensi yang digunakan kanal kandidat, jarak penggunaan ulangan (reuse) dari kanal dan fungsi biaya lainnya.
Oleh karena itu, MSC hanya mengalokasikan satu frekuensi tertentu jika frekuensi tersebut tidak sedang digunakan dalam sel atau pada sel lain yang berada dalam jarak batas minimum dari penggunaan ulang frekuensi untuk menghindari co-channel interference (interferensi kanal bersama). Penetapan kanal dinamis mengurangi kemungkinan blocking, yang meningkatkan kapasitas trunking dari sistem, karena semua kanal-kanal yang tersedia bisa diakses ke semua sel. Strategi penetapan kanal dinamis membutuhkan MSC untuk mengumpulkan data real-time pada kepadatan kanal, distribusi trafik dan radio signal strength indications (RSSI) dari semua kanal secara terus-menerus. Hal ini menambah beban penyimpanan (storage) dan perhitungan (computational) dari sistem tetapi menghasilkan keuntungan penambahan pemanfaatan kanal dan mengurangi probabilitas panggilan terblok (blocking call).
3.2 Strategi Handoff
Sewaktu sebuah stasiun bergerak berpindah ke sel yang berbeda sementara pembicaraan sedang berlangsung, MSC secara otomatis akan mentransfer panggilan ke suatu saluran yang baru yang dimiliki oleh stasiun dasar yang baru. Operasi handoff ini tak hanya melibatkan identifikasi stasiun dasar yang baru, namun juga membutuhkan alokasi kanal dari stasiun dasar yang baru untuk sinyal suara dan sinyal kontrol.
Proses, handoff adalah suatu tugas yang sangat penting pada setiap sistem radio seluler. Kebanyakan strategi handoff memprioritaskan pada permintaan inisialisasi panggilan pada waktu mengalokasi kanal yang tidak terpakai dalam suatu sel. Handoff harus dilakukan dengan baik, dengan frekuensi yang tidak terlalu sering dan prosesnya tidak dirasakan oleh penguna. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut, perencana sistem harus menentukan level sinyal optimum yang tepat untuk memulai suatu proses handoff. Pada saat level sinyal yang tentukan sama dengan level sinyal minimum yang digunakan untuk menerima sinyal dengan kualitas suara yang baik pada station dasar penerima (normalnya antara 90 dBm dan 100 dBm), suatu level sinyal yang lebih kuat digunakan sebagai nilai ambang batas dimana proses handoff dibuat. Batas ini diperoleh dari persamaan  = Pr handoff – Pr minimum usable dan besarnya tidak bisa terlalu besar ataupun terlalu kecil. Jika  terlalu besar proses handoff yang tidak dibutuhkan akan terjadi dan membebani MSC, dan jika  terlalu kecil waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan proses handoff akan habis sebelum panggilan hilang yang disebabkan karena kondisi sinyal yang buruk. Oleh karena itu,  harus dipilih secara hati-hati untuk memenuhi kebutuhan tersebut.
Gambar 3.1 mengambarkan suatu peristiwa handoff. Gambar 3.1 (a) menunjukkan suatu kasus dimana suatu handoff tidak terjadi dan level penerimaan sinyal berkurang sampai di bawah level penerimaan minimum yang dibutuhkan untuk menjaga saluran tetap aktif. Pengurangan level sinyal ini bisa terjadi karena adanya delay yang berlebihan yang dilakukan oleh MSC pada saat menetapkan suatu handoff, atau karena nilai ambang batas  di set terlalu kecil untuk waktu handoff dalam sistem. Delay yang berlebihan bisa terjadi selama kondisi lalu lintas yang padat yang disebabkan oleh beban komputasi pada MSC atau dibebabkan oleh kenyataan bahwa tidak ada saluran yang bebas pada base station terdekat sehinga memaksa MSC untuk menunggu sampai ada saluran yang bebas dari sel yang terdekat.


Gambar 3.1 Gambaran suatu proses handoff pada batas sel

Dalam menentukan kapan waktu yang tepat untuk handoff, sangat penting untuk memastikan bahwa penurunan level sinyal yang diukur tidak disebabkan karena momen fading dan bahwa stasiun bergerak bepindah menjauhi daerah layanan station dasar. Untuk memastikan hal tersebut, station dasar memantau level sinyal secara tetap pada periode waktu tertentu sebelum proses handoff dilakukan. Pengukuran rata rata (average) kuat sinyal yang diterima harus dilakukan dengan benar sehingga proses handoff yang tidak perlu bisa dihindari, sehingga dapat dijamin bahwa proses handoff telah selesai sebelum panggilan diputuskan karena penerimaan sinyal yang buruk. Panjang Waktu yang dibutuhkan untuk memutuskan jika suatu proses handoff diperlukan bergantung pada kecepatan kendaraan dalam bergerak. Jika grafik lereng rata rata level sinyal yang diterima dalam interval waktu yang ditetapkan terlihat curam, maka proses handoff harus dilakukan secara cepat. Informasi mengenai kecepatan pergerakan kendaraan yang akan digunakan dalam memutuskan suatu proses handoff dilakukan, dapat juga di hitung secara statistik dari rata-rata sinyal short-term fading yang diterima pada stasiun dasar
Pada generasi pertama sistem selular analog pengukuran kuat sinyal dilakukan oleh station dasar dan di awasi MSC. Setiap station dasar secara konstan memantau kuat sinyal dari seluruh kanal suara reverse untuk menentukan lokasi relatif setiap pengguna yang berhubungan dengan menara station dasar. Sebagai tambahan untuk mengukur RSSI panggilan yang sedang berlangsung dalam sel sebuah kanal penerima yang luang pada setiap station dasar , yang disebut locator reciever, digunakan untuk menentukan kuat sinyal pengguna mobile yang sedang berada di sel yang berdekatan. Locator receiver dikontrol oleh MSC dan digunakan untuk memonitor kuat sinyal pengguna di sel yang berdekatan yang muncul bila proses handoff dibutuhkan dan melaporkan semua nilai RSSI kepada MSC. Berdasarkan informasi kekuatan sinyal locator receiver dari setiap station dasar, maka MSC memutuskan melakukan proses handoff atau tidak.
Pada sistem generasi kedua yang menggunakan teknologi digital TDMA keputusan handoff ditentukan oleh mobile assisted. Dalam mobile assisted handoff (MAHO), Setiap stasiun bergerak mengukur daya yang diterima dari stasiun dasar yang berada disekitarnya dan melaporkan secara kontinyu hasil pengukuran tersebut pada stasiun dasar yang melayaninya. Suatu proses handoff akan dilakukan pada saat daya yang diterima dari dari stasiun dasar dari sel yang berdekatan menjadi lebih besar dari daya yang diterima dari stasiun dasar yang sedang melayaninya dengan suatu level yang tetap atau suatu waktu yang tetap. Metode MAHO memungkinkan proses handoff panggilan antar stasiun dasar menjadi lebih cepat dibandingkan dengan genarasi sistem analog karena pengukuran handoff dilakukan oleh setiap stasiun bergerak, dan MSC tidal lagi memantau kuat sinyal secara konstan. Sistem ini cocok untuk lingkungan mikroseluler dimana handoff lebih sering digunakan.
Selama terjadinya panggilan, jika mobile bergerak dari satu sistem seluler ke sistem seluler yang berbeda dan dikontrol oleh MSC yang berbeda, suatu proses handoff antar sistem akan dibutuhkan. Suatu MSC membutuhkan suatu handoff antarsistem bila sinyal stasiun bergerak melemah pada sel yang ditentukan dan MSC tidak bisa menemukan sel lain dalam sistemnya dimana panggilan yang sedang berlangsung dapat ditransfer. Terdapat beberapa masalah yang diperhatikan pada saat melaksanakan handoff antar sistem. Sebagai contoh, sebuah panggilan local bias menjadi panggilan jarak jauh sewaktu stasiun bergerak keluar dari sistemnya dan menjadi roamer pada suatu sistem yang berdekatan. Juga kompatibilitas antara dua MSC harus ditentukan sebelum melakukan suatu handoff antar sistem .
Sistem yang berbeda memiliki kebijaksanaan dan metode yang berbeda dalam menangani permintaan handoff. Beberapa sistem menangani permintaan handoff dengan cara yang sama seperti mereka menangani panggilan. Dalam banyak sistem, probabilitas bahwa suatu permintaan handoff tidak akan dilayani oleh stasiun dasar yang baru adalah sama dengan probabilitas panggilan yang datang terblok. Meskipun demikian, dari sudut pandang pengguna, memiliki panggilan yang tiba-tiba diputuskan ditengah pembicaraan akan sangat menggangu dibandingkan diputuskan pada saat melakukan usaha panggilan. Untuk meningkatkan kualitas layanan seperti yang diharapkan oleh pengguna, beragam metode telah rencanakan untuk memprioritaskan permintaan handoff dari pada permintaan panggilan pada saat penetapan kanal suara.
3.2.1 Prioritas Handoff
Suatu metode untuk menetapkan prioritas handoff di kenal dengan konsep guard channel, dimana suatu bagian dari total saluran yang bebas pada suatu sel disiapkan khusus untuk menangani permintaan handoff panggilan dari luar yang bisa dialihkan ke dalam sel. Metode ini memiliki kekurangan dimana akan mengakibatkan berkurang total carried trafik, sehingga saluran yang disediakan untuk menangani panggilan menjadi lebih sedikit. Meskipun demikian guard channel menawarkan penggunaan spektrum yang lebih efisien ketika strategi penetapan kanal dinamis digunakan, yang akan memperkecil jumlah kebutuhan guard channel dengan efisiensi demand berdasarkan alokasi.
Permintaan antrian handoff merupakan satu metode yang lain yang digunakan untuk mengurangi probabilitas panggilan yang terpaksa putuskan yang disebabkan oleh jumlah saluran yang tersedia kurang. Hal tersebut merupakan tradeoff antara pengurangan probabilitas pemutusan paksa dan total trafik yang dibawa. Antrian handoff memungkinkan dilakukan karena pada kenyataannya terdapat suatu batasan interval waktu antara lamanya waktu level sinyal yang diterima berkurang sampai dibawah batas nilai ambang proses handoff dan lamanya waktu sampai dengan opanggilan diputuskan karena level sinyal yang sangat kecil. Waktu tunda dan ukuran antrian ditentukan dari pola trafik dari area layanan tertentu.Perlu diketahui bahwa antrian handoff tidak menjamin suatu probabilitas suatu panggilan terpaksa diputuskan menjadi nol, oleh karena penundaan yang lama akan menyebabkan level sinyal yang diterima menjadi berkurang sampai dibawah level nilai minimum yang dibutuhkan untuk tetap menjaga terjadinya komunikasi dan oleh karena hal tersebut panggilan terpaksa diputuskan


3.2.2 Pertimbangan Praktis Handoff
Pada sistem seluler praktis, beberapa masalah muncul saat mengusahakan rancangan sistem untuk suatu jarak jangkauan yang luas dari kecepatan stasiun bergerak. Kendaraan dengan kecepatan tinggi melewati daerah cakupan sel dalam suatu ukuran detik, sedangkan pengguna yang berjalan kaki mungkin tidak butuh handoff selama panggilan. Dengan adanya penambahan mikrosel untuk meningkatkan kapasitas, MSC bisa terbebani dengan cepat jika pengguna dengan kecepatan tinggi melewati setiap sel yang sangat kecil secara konstan. Beberapa skema telah dipikirkan untuk menangani kecepatan trafik yang sangat tinggi dan pengguna dengan kecepatan rendah secara simultan pada saat meminimalisasi intervensi handoff dari MSC. Pembatasan secara praktis lainnya merupakan kemampuan untuk memperoleh suatu daerah sel yang baru.
Walaupun konsep seluler benar benar menyediakan tambahan kapasitas dengan penambahan daerah sel, secara praktis sulit untuk penyedia layanan seluler untuk memperoleh lokasi daerah sel yang baru secara fisik pada daerah perkotaan. Hukum wilayah, peraturan setempat dan hal hal nonteknis lainnya semakin membuat penyedia seluler tertarik untuk menginstal suatu penambahan saluran dan stasiun dasar pada lokasi fisik yang sama dari suatu sel yang sudah ada, dibandingkan mencari lokasi lokasi daerah yang baru. Dengan menggunakan ketinggian antena yang berbeda dan tingkat level daya yang berbeda, memungkinkan untuk menyediakan sel yang besar dan kecil yang ditempatkan pada satu lokasi yang sama. Teknik ini disebut "sel payung" dan digunakan untuk menyediakan daerah cakupan yang luas untuk pengguna dengan kecepatan tinggi dan daerah daerah cakupan yang kecil untuk pengguna dengan kecepatan rendah.
Gambar 3.2 mengilustrasikan sebuah sel payung yang berlokasi sama dengan beberapa. sel mikro yang lebih kecil. Penggunaan sel payung dapat menjamin berkurangnya proses handoff untuk para pengguna dengan kecepatan tinggi dan menyediakan tambahan kanal sel mikro untuk pengguna yang bejalan kaki. Kecepatan dari tiap pengguna dapat diestimasi oleh station dasar atau MSC dengan cara mengevaluasi berapa cepat rata rata kuat sinyal pada RVC berubah tiap saat, atau menggunakan algoritma yang lebih baik untuk mengevaluasi dan membagi pengguna. Jika seorang pengguna dengan kecepatan tinggi pada sel payung yang besar mendekati station dasar dan kecepatannya berkurang dengan cepat, maka stasiun dasar dapat memutuskan untuk menangani pengguna ke dalam mikrosel yang berlokasi sama tanpa intervensi dari MSC.


Gambar 3.2 Sistem Sel Payung

Masalah praktis lain dari sistem mikrosel adalah "sel tertarik". Sel tertarik dihasilkan dari pangguna pejalan kaki yang menghasilkan sinyal yang kuat ke station dasar. Seperti sebuah situasi yang terjadi dalam suatu lingkungan perkotaan, pada saat terdapat satu lintasan garis pandang (line of sight LOS) antara pelanggan dan station dasar. Sebagai penguna yang berjalan menjauhi station dasar dengan kecepatan yang sangat rendah rata rata kuat sinyal tidak akan berkurang secara cepat. Meskipun saat berjalan melewati batas jangkauan yang didesain dari sel, sinyal yang diterima pada stasiun dasar mungkin masih berada diatas nilai ambang handoff, sehingga proses handoff tidak akan terjadi. Hal ini menghasilkan potensi interferensi dan persoalan manajemen trafik. Untuk mengatasi persoalan ini, nilai ambang handoff dan parameter daerah cakupan radio harus ditambah secara hati-hati.
Pada generasi pertama sistem seluler analog, waktu untuk membuat satu handoff, saat level sinyal berada dibawah nilai ambang handoff adalah sekitar 10 detik. Ini membutuhkan nilai  dari 6 – 12 dB. Dalam sistem seluler digital yang baru seperti GSM, Stasiun bergerak memberikan bantuan prosedur handoff dengan menentukan kandidat handoff terbaik, dam proses handoff saat dilakukan hanya membutuhkan waktu 1 atau 2 detik. Konsekuensinya  berkisar antara 0 – 6 dBdalam sistem seluler moderen. Proses handoff lebih cepat membantu suatu jangkauan yang lebih luas dari pilihan untuk penanganan penguna dengan kecepatan tinggi dan rendah dan menyediakan waktu subtansial untuk menyelamatkan suatu panggilan yang membutuhkan handoff.
Kelebihan lain dari sistem seluler terbaru adalah kemampuan membuat keputusan handoff berdasarkan suatu jangkauan yang luas dibandingkan kuat sinyal. Level interferensi kanal bersama and kanal yang berdekatan dapat diukur pada stsiun dasar atau stasiun bergerak, dan informasi ini bias digunakan bersama data kuat sinyal konvensinal untuk menyediakan suatu algoritma multi dimensi untuk menentukan kapan suatu proses handoff dibutuhkan
IS 95 CDMA menyebabkan sistem seluler spread spectrum, menyediakan suatu kemampuan handoff yang unik yang tidak dapat disediakan oleh sistem tanpa kabel yang lain. Tidak seperti sistem kanal pada sistem tanpa kabel yang menetapkan kanal-kanal radio yang berbeda selama satu proses (yang dikenal dengan hard handoff), stasiun bergerak spread spectrum berbagi kanal yang sama dalam setiap sel. Sehingga istilah handoff tidak berarti suatu perubahan fisik dalam menetapkan kanal, tetapi lebih pada penanganan tugas komunikasi radio suatu stasiun dasar yang berbeda. Dengan evaluasi yang simultan sinyal yang diterima dari seorang pelangan pada beberapa station dasar yang berdekatan dimana MSC dapat memutuskan versi terbaik dari sinyal pengguna setiap waktu. Teknik ini mengeksploitasi ruang lingkup makroskopik diversitas ruang yang disediakan dengan lokasi fisik stasiun dasar yang berbeda dan mengijinkan MSC membuat suatu keputusan "soft" seperti untuk versi yang mana dari sinyal pengguna untuk diteruskan ke PSTN dalam tiap kejadian. Kemampuan untuk menyeleksi antara sinyal yang diterima dari suatu station dasar yang beragam disebut "soft handoff".
3.3 Interferensi
Interferensi merupakan suatu gangguan yang dimungkinkan dalam sistem komunikasi radio. Interferensi merupakan faktor terbesar yang membatasi unjuk kerja (performance) dari sistem komunikasi radio. Dalam STB, gangguan interferensi dapat dibedakan menjadi :
a. Interferensi Kanal yang Sama (Co-channel Interference)
• Disebabkan oleh beberapa hal, terutama dari sel yang menggunakan frekuensi yang sama.
• Menyebabkan kanal tertutup (terblok) sehingga akan sangat mengganggu pelanggan.
Penggunaan ulang frekuensi mengakibatkan beberapa sel menggunakan frekuensi yang sama yang dinamakan sel-sel dengan kanal yang sama dan interferensi yang terjadi antara sinyal dari sel-sel ini dinamakan interferensi kanal yang sama. Tidak seperti noise thermal yang dapat diatasi dengan menambah signal-to-noise ratio (SNR), interferensi kanal bersama tidak dapat diatasi dengan cara sederhana dengan menambah daya carrier dari suatu pemancar. Hal ini disebabkan karena penambahan daya carrier pemancar menyebabkan bertambahnya inteferensi sel-sel kanal bersama yang berdekatan. Untuk mengurangi interferensi kanal bersama, sel-sel kanal bersama secara fisik harus dipisahkan dengan suatu jarak minimum untuk menghasilkan isolasi yang cukup karena propagasi.
Dalam sistem seluler, interferensi kanal bersama merupakan fungsi dari jari-jari sel (R) dan jarak antara sel-sel kanal bersama (D). Parameter Q di kenal sebagai co-channel reuse ratio, berhubungan dengan ukuran cluster (N) dan diekspresikan sebagai :
(3.1)
Signal noise to interference ratio diekspresikan sebagai :
(3.2)
dimana :
S = Daya sinyal dari stasiun dasar (Signal power from base station)
Ii = Daya interferensi (Interference power)
i0 = Jumlah sel dari kanal yang sama (Number of co channel interfering cells)
n = tetapan redaman propagasi (path loss exponent)
Persamaan 3.2 menghubungkan S/I dengan ukuran cluster N, yang menentukan kapasitas keseluruhan sistem dari persamaan 2.4. Sebagai contoh diasumsikan enam sel yang sangat berdekatan dan mempunyai jarak yang hampir sama dari stasiun dasar. Untuk sistem seluler AMPS yang menggunakan FM dan kanal 30 kHz, hasil pengujian secara subjektif mengindikasikan bahwa kualitas suara yang baik dihasilkan ketika S/I lebih besar dan sama dengan 18 dB. Dengan menggunakan persamaan 3.2 dan asumsi tetapan redaman propagasi n = 4, ukuran cluster N harus lebih besar dan sama dengan 6,49. Oleh karena itu, maka ukuran cluster minimum yang dibutuhkan adalah 7.
Contoh 3.1
Jika rasio signal to interference 15 dB di perlukan untuk memperoleh unjuk kerja kanal forward yang memuaskan dari suatu sistem seluler, berapa faktor penggunaan ulang frekuensi dan ukuran cluster yang harus digunakan untuk kapasitas maksimum jika tetapan redaman propagasi adalah (a) n = 4, (b) n = 3 ?. Diasumsikan terdapat 6 sel dengan kanal yang sama dan semuanya mempunyai jarak yang sama dari unit bergerak.
Solusi contoh 3.2
(a) n = 4
Pertama-tama kita gunakan pola penggunaan ulang 7 sel
Dengan menggunakan persamaan 3.1 , rasio D/R = 4, 583
Dengan menggunakan persaman 3.2, rasio S/I = (1/6) x (4,583)4 = 7,53 = 18,66 dB
N = 7 dapat digunakan, karena S/I yang diperoleh lebih besar S/I minimum dari yang dibutuhkan.
(b) n = 3
Pertama-tama kita gunakan pola penggunaan ulang 7 sel
Dengan menggunakan persamaan 3.1 , rasio D/R = 4, 583
Dengan menggunakan persaman 3.2, rasio S/I = (1/6) x (4,583)3 = 16,04 = 12,05 dB
N = 7 tidak dapat digunakan, karena S/I yang diperoleh lebih kecil S/I minimum dari yang dibutuhkan, dibutuhkan N yang lebih besar
Dengan menggunakan persamaan 3.1 untuk N = 12, rasio D/R = 6,0
Dengan menggunakan persaman 3.1, rasio S/I = (1/6) x (6)3 = 36 = 15,56 dB
N = 12 dapat digunakan, karena S/I yang diperoleh lebih kecil S/I minimum dari yang dibutuhkan.
b. Interferensi dari Kanal yang Berdekatan (Adjacent Channel Interference)
Interferensi ini disebabkan karena pengaruh dari frekuensi kanal yang berdekatan sehingga menyebabkan kerusakan/kehilangan data dan gagalnya suatu pangilan Interferensi ini dapat dicegah dengan perencanaan frekuensi yang teliti, mengatur kemiringan (sudut pancar) antena dan mengurangi ketinggian antena sehingga mengurangi besarnya level penerimaan walaupun bidang pancarnya dibatasi.


c. Interferensi dari Sistem Lain
Disebabkan karena sistem seluler didesain untuk dipergunakan di daerah yang mempunyai banyak pengaruh interferensi (misalnya : sistem link microwave, sistem pemancar radio dan lain-lain). Salah satu cara mengurangi problem ini dengan memperkecil/mengurangi daya pancar mobile station (MS) pada saat berada dalam wilayah yang berdekatan dengan RBS
3.4 Trunking dan Grade of Service
Sistem radio seluler mengandalkan sistem trunking untuk menampung sejumlah besar penguna dalam spektrum yang terbatas. Konsep dari sistem trunking mengijinkan sejumlah besar pengguna untuk berbagi sejumlah kanal dalam sel dengan menyediakan akses untuk setiap permintaan pengguna dari kanal-kanal yang tersedia pada suatu penampungan. Dalam sistem trunk radio, setiap pengguna dialokasikan satu kanal untuk setiap panggilan dan jika panggilan diakhiri kanal yang sebelumnya diduduki segera dikembalikan ke penampungan
Trunking memanfaatkan sifat statistik dari para pengguna sehingga jumlah kanal atau rangkaian yang tetap bisa menampung banyak komunitas pengguna yang acak. Perusahaan telepon menggunakan teori trunking untuk menentukan jumlah dari rangkaian telepon yang dibutuhkan untuk dialokasikan ke gedung perkantoran dengan ratusan telepon dan prinsip yang sama digunakan dalam mendesain sistem radio seluler. Terdapat hubungan antara jumlah rangkaian telepon yang tersedia dengan kemungkian seorang pengguna menemukan bahwa rangkaian tidak tersedia saat waktu puncak panggilan (peak call time). Dalam sistem trunk radio bergerak, ketika seorang pengguna meminta pelayanan dan semua kanal telah digunakan, maka penguna akan di blok atau aksesnya ditiadakan. Dalam beberapa sistem, suatu antrian digunakan untuk menahan permintaan pengguna sampai satu kanal tersedia.
Untuk mendesain trunk sistem radio menangani suatu kapasitas tertentu pada grade of service (GOS) tertentu, sangatlah penting untuk mengerti/mengetahui teori trunking dan antrian. Asas dari teori trunking dikembangkan oleh Erlang, seorang ahli matematika dari Demark yang pada akhir abad ke-19 memulai penelitian tentang berapa besar pertumbuhan populasi yang bisa diakomodasikan oleh suatu server yang dibatasi jumlahnya. Sekarang, ukuran intensitas trafik menggunakan namanya. Satu Erlang mewakili jumlah intensitas traffik yang dibawa oleh suatu kanal yang seluruhnya telah diduduki (sepeti 1 call-hour per jam atau 1 call-minute per menit). Sebagai Contoh satu kanal radio yang telah diduduki setengah jam dalam waktu satu jam membawa trafik 0,5 Erlang.
Grade Of Srervice (GOS) adalah suatu ukuran dari kemampuan dari seorang pengguna untuk mengakses sistem trunk selama jam sibuk. Jam sibuk didasarkan pada permintaan pelanggan pada jam sibuk yang terjadi selama satu minggu, satu bulan atau satu tahun. Grade Of Service merupakan benchmark yang digunakan untuk menentukan unjuk kerja dari suatu sistem trunk dengan menetapkan berapa kemungkinan seorang pengguna memperoleh akses kanal dari sejumlah kanal yang disediakan dalam sistem. Hal tersebut merupakan tugas dari seorang desainer sistem nirkabel untuk mengestimasikan kapasitas maksimum yang diperlukan dan untuk mengalokasikan jumlah kanal yang tepat untuk memenuhi permintaan GOS. GOS secara khusus digambarkan sebagai kemungkinan suatu panggilan diblok atau kemungkinan panggilan mengalami delay yang lebih besar dari waktu antrian.
Sejumlah defenisi yang digunakan dalam teori trunk untuk membuat estimasi dalam sistem trunk dapat dilihat pada tabel 3.1
Tabel 3.1 Defenisi beberapa istilah yang digunakan dalam teori trunk
Set-up Time (waktu setup ) Waktu yang diperlukan untuk mengalokasikan satu trunk kanal radio ke satu penguna
Blockec Call (panggilan terblok) Panggilan yang tidak dapat diselesaikan dalam rentang waktu permintaan (time of request), yang menyebabkan kemacetan. Juga sering disebut suatu loss call
Holding time (waktu pendudukan) Rata-rata durasi dari satu panggilan tertentu. Dinotasikan dengan H (dalam satuan detik)
Traffic Intensity (intensitas trafik) Ukuran dari waktu penggunaan kanal, yang merupakan waktu rata-rata kanal diduduki diukur dalam Erlang. Ukuran ini merupakan kuantitas yang digunakan untuk mengukur penggunaan waktu dari kanal tunggal atau kanal jamak yang diukur dalm Erlang.
Load (beban trafik) Intensitas trafik untuk semua sistem trunk radio, diukur dalam Erlang.
Grade of Service (GOS) Suatu ukuran dari kemacetan yang ditetapkan sebagai Probabilitas dari satu panggilan diblok (untuk Erlang B) atau Probabilitas dari satu panggilan di tunda (delay) melebihi jumlah waktu panggilan yang telah ditetapkan.
Request rate (rata-rata jumlah permintaan) Jumlah rata-rata permintaan panggilan per unit waktu di notasikan dengan  per detik
Intensitas trafik yang ditawarkan oleh setiap pengguna adalah sama dengan rata-rata permintaan panggilan dikalikan dengan lamanya waktu pendudukan. Oleh karena itu, intensitar trafik Au Erlang yang dihasilkan oleh setiap pengguna adalah :
Au = H (3.3)
Dimana :
H = rata-rata durasi panggilan
 = rata-rata jumlah panggilan per unit waktu
Untuk sistem yang terdiri dari U pengguna dan suatu jumlah kanal yang tidak tetap, total intensitas trafik A yang ditawarkan adalah :
A = UAu (3.4)
Selanjutnya, dalam suatu sistem trunk dengan C kanal, jika trafik didistribusikan sama ke semua kanal intensitas trafik perkanal Ac adalah :
Ac = UAu/C (3.5)
Saat trafik yang ditawarkan melebihi kapasitas maksimum sistem, traffik yang dibawa menjadi terbatas yang disebabkan kapasitas yang terbatas. Jumlah kemungkinan maksimum trafik yang dibawa adalah total jumlah kanal, C, dalam Erlang. Sistem Seluler AMPS di desain dengan GOS 2%, ini berarti kanal yang dialokasikan untuk setiap sel di desain sedemikian rupa sehingga 2 dari 100 panggilan akan terblok yang disebabkan pendudukan kanal pada waktu tersibuk.
Terdapat dua tipe sistem trunk yang umum digunakan. Tipe pertama yaitu tipe yang menawarkan sistem tanpa antrian untuk setiap permintaan panggilan. Oleh karena itu setiap pengguna yang meminta layanan akan segera diberikan akses menggunakan satu kanal jika ada satu yang tersedia (bebas). Jika tidak terdapat kanal yang bebas maka permintaan pengguna akan diblok sehingga tidak mendapatkan akses dan selanjutnya bebas untuk mencoba lagi. Dalam tipe ini diasumsikan tidak terdapat waktu setup. Tipe trunking ini disebut blocked calls cleared dan distribusi kedatangan panggilan mengikuti distribusi Poisson. Selanjutnya, diasumsikan bahwa jumlah pengguna yang tidak dibatasi karena beberapa hal berikut ; (a) Tidak terdapat memori yang mengatur kedatangan dari permintaan, ini mengakibatkan bahwa setiap pengguna termasuk pengguna yang telah diblok bisa meminta kanal pada setiap waktu; (b) probabilitas seorang pengguna menduduki satu kanal mengikuti distribusi eksponensial ; dan (c) Kanal yang tersedia jumlahnya terbatas. Hal ini dikenal sebagai satu antrian M/M/m dan menghasilkan formula Erlang B (formula blocked calls cleared). Formula Erlang B menetapkan probabilitas suatu panggilan terblok dan merupakan satu ukuran GOS untuk suatu sistem trunk yang tidak menyediakan antrian untuk panggilan terblok. Formula Erlang B dituliskan sebagai berikut :
(3.6)
dimana :
C = Jumlah kanal trunk yang ditawarkan dalam sistem trunk radio
A = total traffik yang ditawarkan

Tabel 3.2 Kapasitas dari Suatu sistem Erlang B
Jumlah Kanal Kapasita (Erlang) untuk GOS
= 0,01 = 0,005 = 0,002 = 0,001
2 0,153 0,105 0,065 0,046
4 0,869 0,701 0,535 0,439
5 1,36 1,13 0,900 3,09
10 4,46 3,96 3,43 3,09
20 12,0 11,1 10,1 9,41
24 15,3 14,2 13,0 12,2
40 29,0 27,3 25,7 24,5
70 56,1 53,7 51,0 49,2
100 84,1 80,9 77,4 75,2

Meskipun dimungkinkan untuk memodelkan sistem trunk dengan pengguna yang dibatasi, hasil ekspresinya jauh lebih rumit dibandingkan dengan yang dihasilkan oleh Erlang B, tambahan kerumitan tersebut tidak memberikan jaminan untuk tipe sistem trunk yang mempunyai jumlah pengguna melebihi jumlah kanal yang tersedia dengan permintaan yang besar. Selanjutnya, formula Erlang B menghasilkan suatu estimasi yang kaku dari GOS, seperti jumlah pengguna terbatas selalu menghasilkan prediksi kemungkinan panggilan terblok yang lebih kecil. Kapasitas dari sistem trunk radio dimana panggilan terblok akan dihilangkan ditabulasikan dalam table 3.2 untuk berbagai macam nilai dari GOS dan jumlah kanal.
Tipe yang kedua dari sistem trunk adalah sistem dengan antrian dimana panggilan akan ditahan/didelay jika tidak terdapat semua kanal telah diduduki sampai terdapat satu kanal yang bebas. Tipe ini disebut blocked calls delayed dan merupakan ukuran GOS menentukan probabilitas satu panggilan akan di blok setelah menunggu selama panjang waktu tertentu dalam antrian. Untuk mencari GOS, pertama-tama perlu dicari kemungkinan satu panggilan tidak medapatkan akses ke sistem. Kemungkinan satu panggilan tidak mempunyai akses ke satu kanaL dapat dicari dengan formula Erlang C sebagai berikut :
(3.7)
Jika tidak ada kanal yang tersedia maka panggilan akan di delay dan probalilitas delay panggilan melebihi waktu t detik diperoleh dengan mengalikan probabilitas panggilan di delay dengan conditional probability delay lebih besar dari t detik. GOS dari sistem trunk dimana pangilan terblok akan di delay diberikan oleh

= Pr[delay > 0]exp(-(C-A)t/H) (3.8)
Rata-rata delay D untuk semua panggilan dalam suatu antrian diberikan oleh :
(3.9)
dimana rata-rata delat untuk semua panggilan yang di antrikan adalah H/(C-A)
Formula Erlang B dan Erlang C di plot dalam bentuk grafik pada gambar 3.5 dan 3.6 Grafik ini digunakan untuk menentukan GOS secara cepat, meskipun demikian simulasi komputer juga seringkali digunakan. Untuk menggunakan gambar 3.3 dan 3.4, jumlah kanal di tempatkan pada bagian atas grafik. Intensitas trafik di tempatkan pada bagian bawah dari grafik. Absis dari grafik gambar 3.3 menunjukkan probabilitas blocking Pr[blocking] dan absis dari grafik gambar 3.4 menunjukkan Pr[delay > 0]. Dengan menetapkan dua parameter akan mudah mendapatkan parameter ketiga.
Contoh 3.2
Berapa banyak Penguna yang bisa di support untuk probabilitas blocking 0,5% dalam sistem blocked calls cleared untuk jumlah trunk kanal dalam sebagai berikut : (a) 1, (b) 5, (c) 10, (d) 20, (e) 100. Diasumsikan setiap pengguna menghasilkan trafik 0,1 Erlang.


Solusi contoh 3.2
Dari tabel 3.2 dapat diperoleh total kapasitas dalam Erlang untuk 0,5% GOS untuk jumlah kanal yang berbeda. Dengan menggunakan hubungan A= UAu , kita bisa mendapatkan total jumlah pengguna yang bisa disupport dalam sistem .
 Untuk C = 1, Au =0,1, GOS = 0,005
Dari gambar 2.9 diperoleh A = 0,005
Sehingga Total jumlah pengguna , U = A/Au = 0,005/0,1 = 0,05 = 1 pengguna
 Untuk C = 5, Au =0,1, GOS = 0,005
Dari gambar 2.9 diperoleh A = 1,13
Sehingga Total jumlah pengguna , U = A/Au = 1,13/0,1 = 11,3 = 11 pengguna
 Untuk C = 10, Au =0,1, GOS = 0,005
Dari gambar 2.9 diperoleh A = 3,96
Sehingga Total jumlah pengguna , U = A/Au = 3,96/0,1 = 39,6 = 39 pengguna
 Untuk C = 20, Au =0,1, GOS = 0,005
Dari gambar 2.9 diperoleh A = 11,10
Sehingga Total jumlah pengguna , U = A/Au = 11,10/0,1 = 111 pengguna
 Untuk C = 100, Au =0,1, GOS = 0,005
Dari gambar 2.9 diperoleh A = 80,9
Sehingga Total jumlah pengguna , U = A/Au = 80,9/0,1 = 809 pengguna
Contoh 3.3
Dalam daerah urban dengan populasi 2 juta penduduk. Tiga jaringan trunk begerak (sistem A, B dan C) berkompetisi menyediakan layanan seluler. Sistem A mempunyai 394 sel dengan 19 kanal untuk masing-masing sel, sistem B mempuyai 98 sel dengan 57 kanal untuk setiap sel, dan sistem C mempunyai 49 kanal dengan 100 kanal untuk setiap sel. Carilah jumlah pengguna yang bisa disupport pada 2% blocking jika setiap pengguna rata-rata melakukan 2 panggilan per jam dengan durasi 3 menit. Jika diasumsikan tiga sistem trunk beroperasi pada kapasitas maksimum, hitunglah prosentase penetrasi pasar untuk setiap provider seluler.
Solusi contoh 3.3
Untuk sistem A :
Diketahui :
GOS (probability of blocking) = 2 % = 0,02
Jumlah kanal per sel yang digunakan dalam sistem, C = 19
Intensitas trafik setiap pengguna, Au = H = 2 x 3/60 = 0,1 Erlang
Untuk GOS = 0,02 dan C = 19 dari Gambar 2.9 diperoleh jumlah total trafik yang dibawa, A= 12 Erlang,
Jumlah pengguna yang dapat disupport per sel adalah :
U = A/Au = 12/0,1 = 120 pengguna
Oleh karena terdapat 394 sel maka total jumlah pelanggan yang dapat disupport oleh sistem A adalah : 120 x 394 = 47280.
Untuk sistem B :
Diketahui :
GOS (probability of blocking) = 2 % = 0,02
Jumlah kanal per sel yang digunakan dalam sistem, C = 57
Intensitas trafik setiap pengguna, Au = H = 2 x 3/60 = 0,1 Erlang
Untuk GOS = 0,02 dan C = 57 dari Gambar 2.9 diperoleh jumlah total trafik yang dibawa, A= 45 Erlang,
Jumlah pengguna yang dapat disupport per sel adalah :
U = A/Au = 45/0,1 = 450 pengguna
Oleh karena terdapat 98 sel maka total jumlah pelanggan yang dapat disupport oleh sistem A adalah : 450 x 98 = 44100.



Gambar 3.3 Grafik Erlang B (Probabilitas of blocking sebagai fungsi jumlah kanal dan intensitas trafik dalam erlang)

Gambar 3.4 Grafik Erlang C (Probobilitas delay sebagai fungsi jumlah kanal dan intensitas trafik dalam Erlang )

Untuk sistem C :
Diketahui :
GOS (probability of blocking) = 2 % = 0,02
Jumlah kanal per sel yang digunakan dalam sistem, C = 100
Intensitas trafik setiap pengguna, Au = H = 2 x 3/60 = 0,1 Erlang
Untuk GOS = 0,02 dan C = 100 dari Gambar 2.9 diperoleh jumlah total trafik yang dibawa, A= 88 Erlang,
Jumlah pengguna yang dapat disupport per sel adalah :
U = A/Au = 88/0,1 = 880 pengguna
Oleh karena terdapat 394 sel maka total jumlah pelanggan yang dapat disupport oleh sistem A adalah : 880 x 49= 43120.
Jumlah total pelanggan seluler yang dapat disupport oleh ke tiga sistem ini adalah :
47280 + 44100 + 43210 = 134500 pelanggan
Karena terdapat 2 juta penduduk, maka penetrasi pasar untuk :
sistem A adalah : 47280/2000000 = 2,36 %
sistem B adalah : 44100/2000000 = 2,205 %
sistem A adalah : 43120/2000000 = 2,156 %
Total penetrasi pasar dari ketiga sistem ini adalah : 134500/2000000 = 6,725 %
Contoh 3.4
Sebuah kota mempunyai daerah seluar 1300 mil persegi yang diliputi oleh suatu sistem seluler yang menggunakan pola penggunaan ulang 7-sel. Setiap sel mempunyai radius 4 mil dan dialokasikan 40 MHz spektrum dengan kanal dupleks penuh dengan bandwith 60 KHz. Diasumsikan GOS 2% untuk sistem Erlang B yang ditetapkan. Jika trafik yang ditawarkan untuk setiap pengguna 0,03 Erlang, hitunglah (a) jumlah sel dalam area layanan, (b) jumlah kanal per sel, (c) Intensitas trafik untuk setiap sel, (d) maksimum trafik yang di bawa, (e) total jumlah pengguna yang dapat dilayani untuk GOS 2 %, (f) jumlah stasiun bergerak per kanal, (g) jumlah pengguna yang dapat di layani pada satu waktu oleh sistem menurut perhitungan secara teori.
Solusi contoh 3.4
(a) Diketahui :
Total daerah cakupan = 1300 mil persegi
Radius sel = 4 mil
Daerah cakupan untuk setiap sel adalah :
2,5981R2 = 2,5981 x (4)2 = 41,57 mil persegi
Sehingga jumlah total sel adalah Nc = 1300/41,57 = 31 sel
(b) Jumlah kanal per sel (C) adalah :
Alokasi spekteum/(bandwith kanal x faktor penggunaan ulang frekuensi)
C = 40000000/(60000 x 7) = 95 kanal/sel
(c) Diketahui :
C = 95, dan GOS = 0,02
Dari grafik Erlang B diperoleh Intensitas trafik per sel A = 84 Erlang/sel
(d) Maksimum trafik yang dibawa (trafik total) adalah :
jumlah sel x intensitas trafik per sel = 31 x 84 = 2604 Erlang
(e) Diketahui trafik untuk setiap pengguna = 0,03 Erlang
Jumlah total pengguna = trafik total/trafik untuk setiap pengguna
=2604/0,03 = 86,800 pengguna

(f) Jumlah stasiun bergerak per kanal = jumlah pengguna/jumlah kanal
= 86,800/666 = 130 stasiun bergerak/kanal
(g) Secara teori jumlah pengguna yang bisa dilayani adalah :
C x Nc = 95 x 31 = 2945 pengguna atau 3,4 % dari jumlah total

Contoh 3.5
Suatu sel heksagonal dengan pola 4-sel mempunyai radius 1,387 km. Sistem menggunakan 60 kanal jika beban (load) untuk setiap pengguna 0,029 Erlang, dan  = 1 panggilan/jam, hitunglah menggunakan formula Erlang C dengan GOS 5% :
(a) Berapa pengguna yang bisa di support per kilometer persegi ?
(b) Berapa probabilitas delay panggilan akan didelay menunggu sampai lebih 10 detik ?
(c) Berapa probabilitas delay panggilan akan didelay melebihi 10 detik ?

Solusi contoh 3.5
Diketahui :
Radius sel R = 1,387 km
Daerah cakupan per sel adalah 2,598 x (1,387)2 = 5 km persegi
Jumlah sel per cluster = 4
Jumlah kanal per sel = 60/4 = 15 kanal
(a) Dari grafik Erlang C, untuk probabilitas delay 5 % dengan C = 15, intensitas trafik = 8,8 Erlang
Jumlah penguna = total intensital trafik/trafik setiap pengguna
= 8,8/0,029 = 303 pengguna
= 303/5 km2 = 60 pengguna per km persegi


(b) Diketahui  = 1, waktu pendudukan
H = Au/ =0,029 jam = 104,4 detik

Probabilitas delay panggilan akan didelay menunggu sampai lebih 10 detik
Pr [delay > 10delay] = exp (- (C-A) t/H)
= exp (-(15-8,8)10/104,4) = 52,22%
(c) Diketahui GOS = 5% = 0,05
Probabilitas delay panggilan akan didelay melebihi 10 detik

= 0,05 x 0,5522 = 2,76 %

3.5 Peningkatan Kapasitas dalam Sistem Seluler
Karena permintaan akan jasa layanan nirkabel yang terus bertambah, jumlah kanal yang telah ditetapkan untuk setiap sel menjadi tidak cukup untuk melayani pertambahan jumlah pengguna. Untuk menanggulangi hal tersebut teknik desain sistem seluler diperlukan untuk menyediakan pertambahan kanal untuk setiap unit daerah liputan. Teknik-teknik yang sering digunakan untuk menambah kapasitas sistem seluler adalah pemecahan sel, pembagian sektor dan pembagian zona mikrosel. Teknik pemecahan sel mengijinkan suatu pertumbuhan yang bertingkat dari sistem seluler. Teknik pembagian sektor menggunakan antena directional untuk mengontrol interferensi dan penggunaan ulang frekuensi. Teknik pembagian zona mikrosel mendistribusikan liputan dari suatu sel dan memperluas batas sel ke tempat yang sulit dijangkau. Penggunaan teknik pemecahan sel untuk meningkatkan kapasitas berakibat pada penambahan jumlah stasiun dasar. Teknik pembagian sektor dan zona mikrosel berdasar pada penempatan antena stasiun dasar untuk meningkatkan kapasitas dengan mengurangi interferensi kanal kanal yang menggunakan frekuensi yang sama.
3.5.1 Pemecahan sel
Pemecahan sel adalah proses membagi sel yang padat menjadi sel-sel yang lebih kecil, yang masing-masing sel memiliki stasiun dasar sendiri dan dengan daya dan ketinggian antena yang lebih kecil. Pemecahan sel menambah kapasitas dari suatu sitem seluler karena bertambahnya jumlah kanal yang digunakan kembali. Dengan menetapkan sel baru yang mempunyai radius yang lebih kecil dari sel asalnya dan dengan menempatkan sel yang lebih kecil tersebut diantara sel-sel yang sudah ada, kapasitas sel bertambah sebagai akibat bertambagnya jumlah kanal per unit daerah liputan
Jika radius sel pada gambar 3.5 dikurangi sampai dengan separuhnya, dibutuhkan sel empat kali lebih banyak untuk meliputi seluruh daerah layanan. Hal ini dapat dengan mudah diperlihatkan dengan mepertimbangkan suatu lingkaran dengan radius R. Luas daerah yang dapat diliputi suatu sel dengan radius R adalah empat kali luas daerah yang dapat diliputi oleh sel dengan radius R/2. Pertambahan jumlah sel akan menambah jumlah cluster pada daerah liputan, yang menyebabkan pertambahan jumlah kanal dan kapasitas pada daerah tersebut. Pemecahan sel mengijinkan pertumbuhan sel dengan mengganti sel yang besar dengan sel yang lebih kecil, meskipun tidak menyulitkan, skema alokasi kanal diperlukan untuk menangani rasio minimum penggunaan ulang kanal yang sama antara sel-sel dengan kanal yang sama.

Gambar 3.5 Pemecahan sel

Sebuah contoh pemecahan sel diperlihatkan pada gambar 3.5. Pada gambar tersebut stasiun dasar diletakkan di sudut dari sel dan area yang dilayani oleh stasiun dasar A diasumsikan mempuyai trafik sudah penuh. Oleh karena itu Stasiun dasar baru dibutuhkan untuk menambah jumlah kanal dalam daerah tersebut dan mengurangi daerah yang dilayani stasiun dasar tunggal. Dalam gambar tersebut terlihat stasiun dasar A dikelilingi oleh tiga mikrosel baru. Dalam contoh tersebut tiga sel yang lebih kecil ditambahkan sedemikian rupa dengan mempertahankan rencana penggunaan ulang frekuensi dari sistem. Sebagai contoh, mikrosel dengan stasiun dasar G ditempatkan ditengah-tengah diantara dua stasiun yang lebih besar yang menggunakan kanal yang sama
Untuk sel-sel dengan ukuran yang kecil, daya pancar dari sel-sel tersebut harus dikurangi. Daya pancar dari sel baru dengan radius separuh dari radius sel asal dapat dicari dengan menguji daya yang diterima Pr pada batas-batas sel yang baru dan yang lama dan mengeset semuanya dengan daya yang sama satu sama lainnya. Hal ini diperlukan untuk meyakinkan bahwa penggunaan ulang frekuensi untuk mikrosel yang baru berjalan dengan baik sama seperti sel asal. Untuk gambar 3.5
Pr [pada batas sel lama]  Pt1 R-n (3.10)
dan
Pr [pada batas sel baru]  Pt2 (R/2)-n (3.11)
Dimana Pt1 Pt2 adalah daya pancar dari stasiun dasar dari masing-masing sel yang besar dan sel yang lebih kecil dan n adalah tetapan redaman propagasi. Jika kita ambil n = 4 dan daya yang diterima diset sama satu sama lainnya, maka
(3.12)
Dengan kata lain daya pancar harus dikurangi 12 dB agar dapat memenuhi permintaan dalam daerah liputan asal dengan mikrosel saat mempertahankan kebutuhan S/I.
Dalam prakteknya, tidak semua sel di pecah dalam waktu yang sama. Penyedia jasa layanan sering sekali kesulitan dalam menemukan tanah yang letaknya benar-benar cocok untuk pemecahan sel. Oleh karena itu, ukuran sel yang berbeda akan tetap ada. Dalam beberapa situasi, perhatian khusus dibutuhkan untuk menjaga jarak antara sel-sel dengan kanal yang sama sesuai dengan kebutuhan minimum, dan olek karena itu penetapan kanal menjadi lebih rumit. Issu handoff juga harus di dibicarakan sehingga trafik dengan kecepatan tinggi dan rendah dapat diakomodasi secara simultan (pendekatan dengan teknik sel payung sering digunakan). Ketika terdapat dua ukuran sel dalam daerah yang sama seperti yang terlihat pada gambar 3.5, persamaan 3.12 memperlihatkan bahwa sesorang tidak dapat dengan mudah menggunakan daya pancar stasiun asal untuk semua sel atau daya pancar stasiun baru untuk semua stasiun asal. Jika daya pancar yang besar digunakan untuk semua sel, beberapa kanal yang digunakan oleh sel yang lebih kecil tidak akan terpisah dengan jarak cukup dari sel-sel dengan kanal yang sama. Sebaliknya jika daya pancar yang lebih kecil digunakan untuk semua sel akan terdapat beberapa bagian dari sel yang besar yang tidak terlayani. Untuk menanggilangi hal tersebut, kanal dalam sel lama harus dibagi kedalam dua grup kanal, satu grup yang dihubungkan untuk kebutuhan penggunaan ulang sel-sel yang lebih kecil dan yang satu grup lagi dihubungkan untuk penggunaan ulang sel-sel yang lebih besar. Sel-sel yang lebih besar biasanya dipakai untuk trafik dengan kecepatan tinggi sehingga handoff tidak seing terjadi.
Dua ukuran grup kanal bergantung pada tahapan dari proses pemecahan sel. Pada awal proses pemecahan sel akan terdapat sedikit kanal dalam kelompok daya yang kecil. Oleh karena pertumbuhan permintaan, akan dibutukan lebih banyak kanal sehingga grup-grup yang lebih kecil akan membuthkan lebih banyak kanal. Proses pemecahan dilanjutkan sampai semua kanal dalam suatu area digunakan dalam grup daya yang lebih rendah pada setiap titik dimana pemecahan sel telah diselesaikan dalam suatu daerah, dan semua sel dalam sistem radiusnya telah diperkecil. Antena downtilting, yang dengan sengaja radiasi energinya difokuskan dari stasiun dasar ke tanah (dari pada diarahkan datar) seing digunakan untuk membatasi daerah liputan dari mikrosel yang baru dibentuk.
Contoh 3.6
Diasumsikan pada gambar 3.6. setiap stasiun dasar menggunakan 60 kanal, tanpa menghiraukan ukuran sel. Jika setiap sel asal mempunyai radius 1 km dan setiap mikrosel mempunyai radius 0,5 km. Carilah jumlah kanal yang terdapat dalam daerah 3 km x 3 km bujur sangkar yang berpusat di sekitar stasiun dasar A. (a) tanpa menggunakan mirosel, (b) dengan menggunakan mikrosel seperti yang diperlihatkan pada gambar 2.12 dan (c) jika semua stasiun dasar asal digantikan oleh mikrosel. Diasumsikan sel-sel pada ujung dari bujur sangkar terdapat dalam bujur sangkar.

Gambar 3.6 pemecahan sel dalam daerah 3 km x 3 km
yang berpusat di sekitar stasiun dasar A
Solusi contoh 3.6
(a) Tanpa menggunakan mikrosel :
Satu sel dengan radius 1 km mengimplikasi bahwa sisi dari hesagonal yang lebih besar juga mempunyai panjang 1 km. Untuk meliputi daerah 3 km x 3 km bujur sangkar yang berpusat di sekitar stasiun dasar A, kita mememelukan untuk meliputi daerah 1,5 km (1,5 kali dari radius heksagonal) kearah kiri, kanan, atas dan bawah dari stasiun dasar A. Hal ini ditunjukkan pada gambar 2.12. Dari gambar tersebut kita lihat bahwa area ini terdiri dari 5 stasiun dasar. Setiap stasiun dasar mempunyai 60 kanal, sehingga jumlah kanal tanpa pemecahan sel adalah sama dengan 50 x 60 = 300 kanal.


(b) Tanpa menggunakan mikrosel :
Dalam gambar 2.12 stasiun dasar A dikelilingi 6 stasiun dasar dari mikrosel, Oleh karena itu jumlah total stasiun dasar dari daerah tersebut adalah sama dengan 5 + 6 = 11, karena setiap stasiun dasar mempunyai 60 kanal, sehingga jumlah kanal pada daerah tersebut akan sama dengan 11 x 60 = 660 kanal. Kapasitasnya bertambah 2,2 kali dibandingkan dengan kasus a.
(c) Jika semua stasiun dasar digantikan dengan mikrosel :
Dalam gambar 2.12 dapat dilihat bahwa pada daerah tersebut terdapat 5 + 12 = 17 stasiun dasar, karena setiap stasiun dasar mempunyai 60 kanal, sehingga jumlah kanal pada daerah tersebut akan sama dengan 17 x 60 = 1020 kanal. Kapasitasnya bertambah 3,4 kali dibandingkan dengan kasus a.
Secara teori jika sel mikrosel mempunyai radius separuh dari radius sel asal, kapasitasnya akan bertambah mendekati 4 kali dari kapasitas sel asal.
3.5.2 Pembagian sektor
Seperti yang telah dijelaskan pada sub bab 3.5.1, Pemecahan sel menghasilkan pertambahan kapasitas dengan mengurangi radius R suatu sel dalam sistem dan menjaga rasio penggunaan ulang kanal-kanal yang sama D/R yang menyebabkan bertambahnya jumlah kanal untuk setiap unit daerah liputan. Meskipun demikian, cara lain untuk meningkatkan kapasitas adalah menjaga radius sel agar tidak berubah dan mencoba mengurangi rasio D/R. Pada pendekatan ini, peningkatan kapasitas dihasilkan dengan mengurangi jumlah sel dalam satu cluster dan selanjunya meningkatkan penggunaan ulang frekuensi. Oleh karena itu sangatlah penting untuk mengurangi interferensi relatif tanpa mengurangi daya pancar stasiun dasar.
Interferensi kanal-kanal yang menggunakan frekuensi yang sama dalam sistem seluler bisa dikurangi dengan mengganti antena omni-directional tunggal dengan beberapa antena directional, yang mempunyai radiasi dalam suatu sektor tertentu. Dengan menggunakan antena directional, suatu sel hanya akan menerima interferensi dan hanya memancarkan satu pecahan dari sel-sel kanal yang sama yang tersedia. Teknik untuk mengurangi interferensi kanal-kanal dengan frekuensi yang sama sehingga menambah kapasitas dengan menggunakan antena directional disebut pembagian sektor. Faktor dimana inteferensi kanal-kanal dengan frekuensi yang sama di kurangi bergantung pada jumlah pembagian sektor yang digunakan. Suatu sel secara normal dibagi dalam tiga sektor 120o atau 6 sektor 60o seperti yang terlihat pada gambar 3.7 (a) dan (b).
Pada saat pembagian sektor dipergunakan, kanal yang digunakan dalam sel tertentu dipecah dalam sektor grup dan digunakan hanya dalam sektor tertentu seperti yang diillustrasikan dalam gambar 3.7 (a) dan (b). Diasumsikan 7-sel digunakan kembali, untuk sektor 120o jumlah dari interferer dikurangi dari 6 menjadi 2. Ini menyebabkan hanya 2 dari 6 sel kanal kanal dengan frekuensi yang sama menerima inteferensi dengan suatu grup kanal sektor tertentu. Mengacu pada gambar 2.14, anggap inteferensi dialami oleh stasiun bergerak yang berlokasi pada sektor paling kanan dari sel pusat yang diberi label “5”. Terdapat 3-sel dengan kanal yang sama berlabel “5” di sebelah kanan sel pusat dan 3-sel di Sebelah kiri. Dari 6 sel dengan kanal yang sama, hanya dua sel yang mempunyai sektor dengan pola antena dengan radiasi yang sampai ke sel pusat, sehingga stasiun bergerak di dalam sel pusat akan mengalami interferensi pada link forward hanya dari 2 sektor sel tersebut. S/I yang dihasilkan untuk kasus ini yang dapat dicari menggunakan persamaan 3.2 adalah 24,2 dB, yang merupakan suatu peningkatan yang signifikan dari kasus omni-directional pada sub bab 3.4 dimana pada kasus tersebut S/I adalah 18 dB. Dalam praktek, peningkatan S/I lebih lanjut diperoleh dengan memiringkan antena sektor seperti pola radiasi dalam bidang vertikal (elevasi) yang mempunyai suatu derajat kemiringan terhadap kanal-kanal dengan frekuensi yang sama terdekat.

Gambar 3.7 (a) pembagian sektor 120o (b) pembagian sektor 60o

Peningkatan S/I mengimplikasikan bahwa dengan pembagian sektot 120o S/I minimum 18 dB dapat dengan mudah diperoleh dengan 7-sel yang digunakan kembali, dibandingkan dengan 12-sel yang digunakan kembali untuk situasi yang mungkin lebih buruk dalam kasus dimana sektor tidak dibagi. Oleh karena itu pembagian sektor mengurangi interferensi dimana jumlah suatu pertambahan kapasitas sama dengan faktor 12/7 atau 1,714. Dalam pratek pengurangan interferensi ditawarkan dengan perencanaan pembagian sektor yang dimungkinkan untuk mengurangi ukuran cluster N, dan menyediakan tambahan derajat kebebasan dalam kanal yang ditetapkan. Penalti untuk peningkatan S/I dan peningkatan kapasitaa adalah bertambahnya jumlah antena pada setiap stasiun dasar, dan mengurangi efisiensi trunking yang diakibatkan pembagian sektor kanal pada stasiun dasar. Oleh karena pembagian sektor mengurangi daerah liputan dari grup-grup kanal tertentu, jumlah handof meningkat. Berungtunglah karena banyak stasiun dasar modern dapat menangani pembagian sektor dan mengijinkan stasiun bergerak berpindan dari sektor satu ke sektor lain dalam sel yang sama tanpa intervensi dari MSC, sehingga handoff tidak menjadi persoalan utama.

Gambar 3.8 Illustrasi bagaimana pembagian sektor 120o mengurangi interferensi dari kanal-kanal yang frekuensinya sama
Trafik yang hilang yang diakibatkan oleh pengurangan efisiensi trunking menyababkan beberapa operator tidak menggunakan pendekatan ini, terutama dalam terutama dalam daerah perkotaan yang padat dimana antena directional tidak efektif dalam mengontrol propagasi radio. Hal ini disebabkan karena pembagian sektor mengunakan lebih dari satu antena untuk setiap stasiun dasar, kanal yang dimiliki harus dibagi dan dipakai untuk antena tertentu. Ini mengakibatkan penampungan trunk kanal yang tesedia dipecah menjadi beberapa penampungan yang lebih kecil dan efisiensi trunking menjadi berkurang.
2.8.3 Konsep Pembagian Zone Mikrosel
Penambahan jumlah handoff diperlukan saat pembagian sektor yang dipergunakan menghasilkan penambahan beban dari switch dan elemen-elemen link kontrol dari suatu sistem komunikasi bergerak. Suatu solusi untuk menyelesaikan masalah ini didasarkan pada suatu konsep mirkrosel untuk 7-sel yang digunakan kembali seperti yang diillustrasikan pada gambar 3.9 Pada skema ini setiap dari tiga (atau lebih) zona site (yang mewakili Tx/Rx dalam gambar 3.9) dihubungkan dengan satu stasiun dasar tunggal dan berbagi penggunaan perangkat yang sama. Zona dihubungkan dengan kabel koaksial, fiber optik atau mikrowave link ke stasiun dasar zona jamak dan dan stasiun dasar tunggal menjadi satu sel. Suatu stasiun bergerak yang berada dalam sel akan dilayani oleh zona dengan sinyal yang paling kuat. Pendekatan ini lebih unggul dari pembagian sektor karena antena diletakkan di ujung dari sel dan setiap kanal dapat ditetapkan pada setiap zona oleh stasiun dasar.


Gambar 3.9 Konsep pembagian zona mikrosel
Suatu stasiun bergerak yang berpindah dari satu zona ke zona lain dalam sel tetap menggunakan kanal yang sama. Oleh karena itu suatu handof tidak membutuhkan pada MSC saat stasiun bergerak berpinh zona dalam sel. Stasiun dasar dengan mudah mennyambungkan kanal ke zona lain. Pada cara ini, kanal hanya aktif pada zona tertentu dimana stasiun bergerak itu berada, dan oleh karenanya radiasi stasiun dasar di lokalisir dan interferensi dikurangi. Semua kanal didistribusikan dalam waktu dan ruang oleh semua zona (tiga zona) dan juga digunakan kembali dalam sel-sel dengan kanal yang sama dalam pola yang sama. Teknik ini terutama sangat berguna sepanjang jalan raya dan sepanjang koridor-koridor jalan dalam daerah perkotaan.
Keuntungan dari teknik pembagian zona sel ini adalah ketika sel menangani radius liputan tertentu, interferensi kanal-kanal dengan frekuensi yang sama dalam sistem seluler dikurangi karena suatu stasiun dasar yang besar yang terletak di pusat sel digantikan dengan beberapa pemancar dengan daya rendah (zona pemancar) yang diletakkan pada ujung dari sel. Pengurangan interferensi antar kanal-kanal dengan frekeuensi yang sama meningkatkan kualitas sinyal dan juga meningkatkan kapasitas tanpa mengurangi efisiensi trunk yang disebabkan karena pembagian sel. Seperti yang telah di jelaskan sebelumnya S/I 18 dB secara khusus dibutuhan untuk menperoleh sistem dengan unjuk kerja yang baik. Suatu sistem dengan N =7, D/R = 4,6 telah di perlihatkan untuk mendapatkan hal tersebut diatas. Oleh karena pemancaran pada setiap saat dibatasi pada suatu daerah tertentu, ini mengimplikasikan bahwa Dz/Rz = 4,6 (dimana Dz adalah jarak minimum antara zona aktif dengan kanal-kanal yang sama dan Rz adalah radius zona) yang dapat menghasilkan unjuk kerja link yang diperlukan. Dalam gambar 2.15 setiap satu heksagonal mewakili satu satu zona. Radius zona hampir sama dengan satu radius heksagonal. Kapasitas dari sistem pembagian zona mikrosel berhubungan langsung dengan jarak antar sel-sel dengan kanal yang sama dan bukan zona. Jarak ini diwakili oleh D dalam gambar 2.16. Untuk Dz/Rz = 4,6 dapat dilihat dari geometri gambar 2.16 sehingga nilai dari rasio pengunaan ulang kanal-kanal yang sama, D/R =3 dimana R adalah radius dari sel dan sama dengan dua kali panjang radius heksagonal. Dengan menggunakan persamaan (2.5), D/R = 3 yang berhubungan dengan suatu cluster N = 3. Pengurangan ukuran cluster ini dari N =7 menjadi N = 3 sama dengan 2,33 kali pertambahan kapasitas untuk sistem yang berdasarkan pada konsep pembagian zona mikrosel. Oleh karenanya untuk kebutuhan S/I 18 dB, sistem ini menghasilkan penambahan kapasitas yang signifikan dibandingkan sistem perencanaan konvensional.


Gambar 3.10 Menentukan nilai D, Dz, R, Rz untuk
suatu arsitektur sel mikro dengan N = 7