MODUL V
4G PLANNING BERDASARKAN COVERAGEMENGGUNAKAN ATOLL
DASAR TEORI
Definisi 4G
4G adalah singkatan dari Fouth Generation alias generasi keempat. Ada dua system jaringan yang secara komersial digunakanpada teknologi 4G yaitu WiMAX dan Standar LTE. Kali ini kita akan membahsa tentang LTE. Dimana pengertian LTE sendiri adalah Long Term Evolution. LTE memiliki kecepatan yang didefinisikan dalam beberapa kategori atau category disingkat "cat" sesuai dengan yang dirilis dari 3GPP, tergantung pada maksimum tingkatan puncak kecepatan transfer data dan dukungan kemampuan.Dalam hal kecepatan secara umum, LTE dapat memberikan kecepatan data puncak hingga 300 Mbps pada downlink dan puncak kecepatan data 75 Mbps pada uplink, tergantung pada kategori perangkat pengguna.[2] Kategori kecepatan LTE:
LTE cat3 adalah teknologi LTE kategori 3 yang memiliki kecepatan hingga 102 Mbps untuk downlink dan 51 Mbps untuk uplink.
LTE cat4 adalah teknologi LTE kategori 4 memiliki kecepatan maksimal hingga 150,8 Mbps untuk downlink dan 51 Mbps untuk uplink.
LTE cat6 adalah teknologi LTE kategori 6 memiliki kecepatan maksimal hingga 301.5 Mbps untuk downlink dan 51 Mbps untuk uplink.
Konsep Dasar LTE[11] LTE mempunyai radio acces dan core network yang dapat mengurangi network latency dan meningkatkan performansi sistem dan menyediakan interoperability dengan teknologi 3GPP yang sudah ada dan non-3GPP. Dalam LTE terdapat dua bagian, yaitu bagian Radio Acces Network dan bagian Core Network. Fungsi seperti modulasi, handover, dan header compression terdapat di bagian Radio Acces Network, sedangkan fungsi seperti Charging dan Mobility management terdapat dibagian Core Network. Di dalam kasus LTE, Radio Acces Network adalah E-UTRAN dan Core Network adalah EPC.[1]
1. E-UTRAN
E-Node B ( Evolved Node B ) Peran dari Radio Acces Network (RAN) yaitu Node B dan RNC digantikan dengan ENB ini, sehingga dapat mengurangi biaya perawatan dan operasional dari perangkat, selain itu arsitekturnya jauh lebih sederhana. LTE tidak dimaksudkan hanya untuk digunakan melalui E-UTRA, tetapi juga dimaksud untuk digunakan melalui jaringan IP lainnya, termasuk WiMAX dan WiFi, dan bahkan jaringan kabel. Sistem E-UTRAN menggunakan OFDMA untuk downlink dan Single Carrier FDMA (SC-FDMA) untuk uplink. 2. EPC ( Evolved Packet Core Network ) MME ( Mobility Management Entity ) MME merupakan pengontrol setiap node pada jaringan akses LTE. Pada saat UE dalam kondisi idle, MME bertanggung jawab dalam melakukan prosedur tracking dan paging yang di dalamnya mencakup retransmission. MME bertanggung jawab untuk memilih SGW (Serving Gateway) yang akan digunakan UE saat intial attack pada waktu UE melakukan intra-LTE handover PCRF ( Policy and Charging Rules Function) Untuk menangani QoS serta mengontrol rating dan charging. HSS ( Home Subscriber Server ) Untuk subscriber management dan security. SGW (Serving Gateway) - Mengatur jalan dan meneruskan data yang berupa paket dari setiap user. - Sebagai penghubung antara teknologi LTE dengan teknologi 3GPP lain (2G dan 3G). PDN GW ( Packet Data Network Gateway ) - Menyediakan hubungan bagi UE ke jaringan paket. - Menyediakan link hubungan antara teknologi LTE dengan teknologi non-3GPP (WiMAX) dan 3GPP2 (CDMA2000 1X dan EVDO).[2]
Okumura Model
Model Okumura merupakan salah satu model yang terkenal dan paling banyak digunakan untuk melakukan prediksi sinyal di daerah urban (kota). Model ini cocok untuk range frekwensi antara 150-1920 MHz dan pada jarak antara 1-100 km dengan ketinggian antenna base station (BS) berkisar 30 sampai 1000 m. Okumura membuat kurva-kurva redaman rata-rata relatif terhadap redaman ruang bebas (Amu) pada daerah urban melalui daerah quasi-smooth terrain dengan tinggi efektif antenna base station (hte) 200 m dan tinggi antenna mobile station (hre) 3 m. Kurva-kurva ini dibentuk dari pengukuran pada daerah yang luas dengan menggunakan antenna omnidirectional baik pada BS maupun MS, dan digambarkan sebagai fungsi frekuensi (range 100-1920 MHz) dan fungsi jarak dari BS (range 1-100 km). Untuk menentukan redaman lintasan dengan model Okumura, pertama kita harus menghitung dahulu redaman ruang bebas (free space path loss), kemudian nilai Amu (f,d) dari kurva Okumura ditambahkan kedalam factor koreksi untuk menentukan tipe daerah. Model Okumura dapat ditulis dengan persamaan berikut:
Dimana L adalah nilai rata-rata redaman lintasan propagasi, LF adalah redaman lintasan ruang bebas, Amu adalah rata-rata redaman relatif terhadap redaman ruang bebas, G(hte) adalah gain antena BS, G(hre) adalah gain antena MS, dan GAREA adalah gain tipe daerah. Gain antena disini adalah karena berkaitan dengan tinggi antena dan tidak ada hubungannya dengan pola antena.
Lebih jauh, Okumura juga menemukan bahwa G(hte) mempunyai nilai yang bervariasi dengan perubahan 20 dB/decade dan G(hre) bervariasi dengan perubahan 10 dB/decade pada ketinggian antena kurang dari 3 m.
Beberapa koreksi juga dilakukan terhadap model Okumura. Beberapa parameter penting seperti tinggi terrain undulation (Dh), tinggi daerah seperti bukit atau pegunungan yang mengisolasi daerah, kemiringan rata-rata permukaan daerah, dan daerah transisi antara daratan dengan lautan juga harus diperhitungkan. Jika parameter-parameter tersebut dihitung, maka factor koreksi yang didapat dapat ditambahkan untuk perhitungan redaman propagasi. Semua faktor koreksi akibat parameter-parameter tersebut juga sudah tersedia dalam bentuk kurva Okumura. Model Okumura ini, semuanya berdasarkan pada data pengukuran dan tidak menjelaskan secara analitis hasil perhitungan yang diperoleh. Untuk kondisi tertentu, kita dapat melakukan ekstrapolasi terhadap kurva Okumura untuk mengetahui nilai-nilai di luar rentang pengukuran yang dilakukan Okumura, tetapi validitas dari ekstrapolasi yang kita lakukan sangat bergantung kepada keadaan dan kehalusan kurva ekstrapolasi yang kita buat.[3]
Hata Model
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. Persamaan prediksi Hatta untuk daerah urban adalah:
Dimana fc adalah frekuensi kerja antara 150-1500 MHz, hte adalah tinggi effektif antena transmitter (BS) sekitar 30-200 m , hre adalah tinggi efektif antena receiver (MS) sekitar 1-10 m, d adalah jarak antara Tx-Rx (km), dan a(hre) adalah faktor koreksi untuk tinggi efektif antena MS sebagai fungsi dari luas daerah yang dilayani.
Untuk kota kecil sampai sedang, faktor koreksi a(hre) diberikan oleh persamaan:
sedangkan untuk kotta besar:
[3]
II. Hasil Data
Tugas 5.1 (NIM: 14101062)
PTX (Watt) = 10 + digit terakhir NIM
= 10 + 2
= 12 Watt
PTX (dB) = 10 log PTX (Watt)
= 10 log 12
= 10,79 dB
PTX (dBm) = PTX (dB) + 30
= 12.79 + 30
= 40,79 dBm
Lp = PTX + GTX + GRX – Lfeeder – LTMA – Lbody – Lpenetration – Mfading + 3,49
– SINR – Minterference – 10 log(K × T × B) – Nf
= 40,79 + 17,5 + 0 – 2 – 0,5 – 1 – 3 – 6 + 3,49 – 0 – 6 –
10 log(1,38.10-20 × 300 × 15.106) – 6
= 139,35 dBm
Tugas 5.2
Warna merah:
EARFCN = 10 x (fcarrier – fDL-LOW + 0,1 x Noffs-DL)
= 10 x (1840 – 1805 + 0,1 x 1200)
= 10 x (155)
= 1550 MHz
Warna biru:
EARFCN = 10 x (fcarrier – fDL-LOW + 0,1 x Noffs-DL)
= 10 x (1850 – 1805 + 0,1 x 1200)
= 10 x (165)
= 1650 MHz
Tugas 5.3
a(hR) dB = (1,1 log (fc) – 0,7) hR – (1,56 log (fc) -0,8
= (1,1 log 1800 – 0,7) x1,5 – (1,56 log 1800 – 0,8)
= 4,32 - 4,28
= 0,04 dB
LP (dB) = 46,3 + 33,9 log (fc) – 13.82 log(hT) – a(hR) + (44,9 –
6.55log(hT)) log(d) + CM
139,35 dBm = 46,3 + 33,9 log 1800 – 13,82 log 40 – 0,04 + (44,9 –
6,55log40) log(d) + 0
139,35 dBm = 46,3 + 110,35 – 22,14 – 0,04 + (34,4) log(d)
139,35 dBm = 134,46+ (34,4) log(d)
139,35-134,46 dBm = 34,4 log(d)
4,89 dBm =34,4log(d0
log(d) = 4,89/34,4
log(d) = 0,14
d = 100,14 = 1,38
D = 2,09 km
Tugas 5.4
RSSI(dBm) = PTX + GTX + GRX – Lfeeder – LTMA – Lbody – Lpenetration – Lp
= 40,79 + 17,5 + 0 – 2 – 0,5 – 1 – 3 – 139,35
= -117,56 dBm
RSRP(dBm) = RSSI(dBm) – 10log(12 x N)
= -117,56 – 10log(12 x25)
= -117,56 – 10log(300)
= -117,56 – 24,77
= -142,33 dBm
Tugas 5.5
R =d2= 1,382=0,69
D = R 3K
= 0,69 3.3
= 0,69 x 3
= 2,07 km
= 2070 m
Gambar1.1 Hasil kalkulasi cakupan transmitter
Gambar1.2 Histogram cakupan sinyal
Gambar1.2 Graphic Coverage by C/(I+N) level DL X
III. Analisa dan Pembahasan
Pada Pratikum kali ini menganalisa tentang planning berdasarkan coverage menggunakan Atoll. Percobaan perancangan link budget di tekhnologi Long Term Evolution kali ini akan menggunakan software tersebut. Dimana software tersebut menyediakan beberapa fitur yang komperhensif dan terpadu sehingga memungkinkan kita membuat rancangan yang hampir sempurna.. Sebelum mengatur parameter yang akan digunakan untuk simulasi terlebih dahulu dilakukan import data Atoll Raster dan data jalan untuk menghasilkan peta geo-data suatu daerah yang akan dilakukan kalkulasi planning dan memunculkan jalan pada peta. Hasil dari import Atoll Raster adalah dapat mengetahui koordinat, ketinggian diatas permukaan laut, dan legend dari suatu wilayah ketika kursor diarahkan pada peta. Pada planning ini, perlu dilakukan pengaturan koordinat sistem sesuai standar globar yang bertujuan supaya hasil planning yang telah dibuat dapat di-export ke dalam google earth. Pemilihan koordinat sistem disesuaikan dengan posisi koordinat wilayah perencanaan. Apabila wilayah perencanaan berada di koordinat 100o BT, maka koordinat sistem menggunakan UTM zone 47S. Pemilihan UTM zone ini karena UTM zone 47S berada di zone 96o-102o. Apabila wilayah perencanaan berada di koordinat 100o dan koordinat sistem yang digunakan bukan UTM zone 47S, maka peta yang sudah dimasukan akan berada di luar koordinat 96o – 102o. Sehingga, site yang dimasukan ke dalam peta berada di luar peta tersebut. Pengaturan radio access technology pada radio network setting disesuaikan dengan frekuensi band yang digunakan. First channel dan last channel pada pengaturan ini disesuaikan dengan hasil perhitungan EARFCN. Parameter-parameter pada station template diatur berdasarkan hasil perhitungan link budget dan loss propagasi. Pada planning ini melakukan tiga prediksi dengan dua skenario yang berbeda. Skenario yang dilakukan adalah frequency reuse 1 dan frequency reuse 3. Bandwidth yang digunakan sebesar 15,5MHz. Pada skenario reuse 3, dilakukan pengaturan cell definition per sektor untuk memberikan nilai EARFCN karena pada skenario ini setiap sektor hanya menggunakan bandwidth sebesar 5MHz dengan nilai EARFCN berbeda-beda untuk setiap sektornya. Prediksi yang dilakukan pada planning ini yaitu coverage by transmitter DL dan coverage by C/(I+N) DL. Setelah melakukan rancangan pada software atool diperoleh hasil rancangan seperti yang terlihat pada (gambar 1.1). Dari Gambar tersebut dapat diperoleh bahwa rancangan penempatan BTS pada suatu daerah masuk dalam kategori baik. Kategori sudah baik dikatakan apabila daerah suburban yang kita rancang mendapat sinyal yang baik.. Dapat dilihat dari gambar 1.1, diperoleh dengan luas daerah 220 Km terdapat jumlah 60 site BTS (lihat gambar 1.1) . Dimana di setiap BTS tersebut dapat melayani 3,6 km yang mencakup 3 sektor. Dapat dilihat digambar bahwa alokasi sudah sesuai dengan yang direncanakan yaitu menggunakan FR-3 atau reuse 3, yaitu 1550, 1600, dan 1650. Nilai 1550 untuk sector 0, 1600 untuk sector 1, dan 1650 untuk sector 2. Untuk mendapatkan nilai 1550, 1600, dan 1650 didapat dengan melakukan perhitungan yang membutuhkan frekuensi downlink dan uplink ynag digunakan. Tujuan dari reuse adalah agar adanya efisiensi persebaran frekuensi. Apabila hanya menggunakan satu frekuensi saja, maka akan terjadi banyak interferensi karena memiliki frekuensi yang sama. Dari hasil rancangan yang dirancanng dapat dilihat kualitas sinyalnya (lihat gambar1.2), Dari gambar histogram tersebut dapat dilihat hasil rancangan yang kita rancang masuk dalam kategori baik dengan kualitas daya sinyak berkisas -70 Dbm hingga -60 Dbm di luas daerah 216 Km2 . Dari luas tersebut dapat dianalis bahwa ada sekitar 6 Km2 tidak mendapat sinyal yang baik . hal ini dikarenakan efek dari sector ditiap BTS . Namun untuk mengatasi hal tersebut dapat dilakukan dengan meningkatkan daya pada tiap BTS. Selanjutnya kita akan melihat hasil kalkulasi table Coverage by C/(I+N) level DL X. Dari hasil tersebut dapat dilihat bahwa luas daerah yang memilik daya sinyal yang baik cukup luas hal itu dapat dilihat dari warna graphic tersebut . gambar hijau pada graphic menunjukkan bahwa daerah tersebut masuk dalam kategori yang sangat baik. Berbeda jika warna graphic berwarna coklat atau merah . jika hal tersebut terjadi maka masih ada daerah yang belum dapat menerima sinyal . sehingga kemungkinan besar sumber daya manusia didaerah tersebut tidak dapat menikmati fitur fitur yang tersedia (lihat gambar 1.2). Dalam perancangan coverage planning perlu diperhatikan juga jumlah user pada daerah tersebut sehinnga kita dapat menambah atau mengurangi daya pada antenna. Untuk menjagakualitas dari jaringan yang kita rancang. Karena semakin banyak user maka beban pada antenna juga semakin besar. Sehingga dapat mempengaruhi qos layanan . Pada gambar 1.2 terdapat istilah PDSCH. PDSCH merupakan singkatan dari Physical Downlink Shared Channel. PDSCH merupan chanel yang terdapar pada OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Sementara disis Uplink terdapat PUSCH (Public Uplink Shared Chanel).
IV. Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan
Tinggi rendah suatu daerah dapat mempengaruhi kualitas sinyal pada daerah tersebut
Hasil penelitian menunjukkan bahwa jumlah eNodeB yang
dibutuhkan dipengaruhi oleh frekuensi dan bandwidth yang
digunakan. Berdasarkan coverage planning, semakin besar
frekuensi dan bandwidth yang digunakan, semakin banyak
eNodeB yang dibutuhkan.
Berdasarkan capacity planning, semakin besar bandwidth yang digunakan, semakin sedikit eNodeB yang dibutuhkan. Dengan demikian, penambahan bandwidth akan memberikan efisiensi pembangunan jaringan mobile broadband
Berdasarkan hasil coverage planningyang dibuat maka jumlah site pada luas daerah 220 Km di daerah urban berjumlah 61 site.
Saran
Perlu adanya peng-update an file cluster , jalan sehingga dapat memaksimalkan praktikum untuk melakukan rancangan
Alangkah baiknya pada saat pratikum jangan hanya menggunak 1 metode propagasi planning saja.
alangkah baiknya dilakukan Cost and Benefit Analysis pembangunan infrastruktur LTE
V. Daftar Pustaka
[1] Admin. Maret 3, 2017. Apa itu 4G LTE ? [online] avaiable: http://teknokita.com/apa-itu-4g-lte/
[2] Guawan. October 14, 2016. Apa Pengertian 4G LTE, 4G , LTE ? [online]Avaiable:https://haiwiki.info/teknologi/pengertianteknologi-jaringan-4g-lte/
[3] Febrianto, riano. PERENCANAAN COVERAGE dan CAPACITY JARINGAN LONG TERM EVOLUTION (LTE) FREKUENSI 700* MHz PADATOL CIPULARANG (CIKAMPEK PURWAKARTA-PADALARANG) MENGGUNAKAN METODE PHYSICAL CELL IDENTITY (PCI)
