TKE 2102

TEKNIK TELEKOMUNIKASI DASAR

Kuliah 10 – Komunikasi Bergerak

Indah Susilawati, S.T., M.Eng.

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer Universitas Mercu Buana Yogyakarta

2009

B A B X K O M U N I K A S I B E R G E R A K

( M O B I L E C O M M U N I C A T I O N )

Tujuan Instruksional

1. Umum

Setelah menyelesaikan mata kuliah ini, mahasiswa dapat menjelaskan prinsip-

prinsip dasar telekomunikasi.

2. Khusus

Setelah mengikuti kuliah ini mahasiswa dapat menjelaskan komunikasi tanpa

kabel, meliputi konsep dasar, teknik akses, penggunaan ulang frekuensi,

sistem pager, penjatahan kanal, pindah tangan, interferensi, dan peningkatan

kapasitas sistem.

10.1 Pendahuluan

Dalam kehidupan sehari-hari dikenal berbagai macam komunikasi

bergerak, yang pada dasarnya adalah komunikasi menggunakan gelombang radio.

Pembuka pintu garasi, pengendali jarak jauh (remote control), telepon nirkabel

(cordless), radio panggil (pager), dan telepon seluler adalah contoh-contoh sistem

komunikasi bergerak. Kerumitan, unjuk kerja, dan macam pelayanan yang

ditawarkan masing-masing sistem tersebut berbeda satu sama lain.

Istilah “bergerak” atau mobile biasanya digunakan untuk

mengelompokkan sebarang terminal radio yang dapat dapat dipindahkan pada

saat terminal tersebut bekerja. Dalam perkembangan selanjutnya, istilah tersebut

lebih banyak digunakan untuk menunjuk sebuah terminal radio yang terhubung

dengan platform yang bergerak dengan kecepatan tinggi (yaitu telepon seluler

dalam kendaraan yang bergerak cepat). Sedangkan istilah portable digunakan

untuk menunjuk terminal radio genggam yang digunakan pada kecepatan berjalan

manusia (yaitu telepon nirkabel di dalam rumah). Pemakai atau pelanggan sistem

103

komunikasi bergerak saling berhubungan melalui stasiun basis yang terhubung ke

sumber daya dan jaringan tulang-punggung tetap (fixed backbone network).

Pada awal perkembangan sistem komunikasi bergerak, digunakan antena

pengirim tunggal berdaya tinggi untuk memperoleh daerah cakupan yang luas.

Untuk keperluan ini, antena harus dipasang pada menara yang tinggi. Rancangan

yang demikian dapat memberikan daerah cakupan yang bagus, namun tidak

memberikan kemungkinan untuk menggunakan frekuensi yang sama di dalam

satu sistem. Hal ini disebabkan karena penggunaan frekuensi yang sama pada satu

daerah cakupan akan menimbulkan interferensi. Bersamaan dengan meningkatnya

permintaan pelayanan dan terbatasnya spektrum frekuensi yang tersedia, maka

dikembangkan suatu konsep telepon bergerak yang mempunyai kapasitas tinggi

(dengan menggunakan spektrum frekuensi yang terbatas) dan sekaligus dapat

mencakup daerah yang luas. Konsep ini yang kemudian terkenal dengan nama

konsep seluler.

10.2 Konsep Seluler

Konsep seluler hingga saat ini dapat dikatakan sebagai penyelesaian yang

terbaik untuk mengatasi masalah terbatasnya spektrum frekuensi dan kapasitas

pelanggan. Pada konsep ini ditawarkan kapasitas yang sangat tinggi dalam alokasi

spektrum yang terbatas tanpa perubahan teknologi yang amat besar. Konsep

dasarnya adalah mengganti pengirim tunggal berdaya tinggi dengan beberapa

pengirim berdaya lebih rendah yang masing-masing melayani daerah cakupan

yang lebih kecil. Daerah pelayanan yang lebih kecil ini disebut sel. Pada tiap-tiap

sel ini dialokasikan sejumlah kecil kanal dari keseluruhan kanal yang ada,

sehingga keseluruhan kanal yang dimiliki sistem tersebut terbagi-bagi dalam sel-

sel yang ada. Interferensi antar stasiun basis dapat diminimalkan jika stasiun basis

yang berdekatan menggunakan grup kanal yang berbeda. Dengan memisahkan

stasiun-stasiun basis dan grup-grup kanal denngan cara yang sistematis, kanal-

kanal didistribusikan dan digunakan berulang kali. Dalam hal ini interferensi antar

104

stasiun ko-kanal harus tetap rendah. Stasiun ko-kanal adalah stasiun-stasiun yang

menggunakan frekuensi yang sama.

Jika permintaan pelayanan terus meningkat, yang berarti jumlah kanal

yang dibutuhkan juga meningkat, maka jumlah stasiun basis dapat diperbanyak.

Dengan cara ini kapasitas sistem menjadi lebih besar tanpa harus menambah lebar

spektrum frekuensi yang digunakan. Untuk menghindari tambahan interferensi

maka daya pengirim yang digunakan harus dikurangi. Prinsip ini merupakan dasar

semua sistem komunikasi tanpa kabel modern, karena dengan sejumlah kanal

yang tertentu (tetap) konsep seluler dapat melayani sejumlah besar pelanggan

melalui penggunaan ulang frekuensi (kanal).

Sistem seluler terdiri atas tiga bagian dasar, yaitu unit bergerak, tapak sel

(cell site) dan MTSO (Mobile Telephone Switching Office), dengan hubungan-

hubungan yang mengaitkan ketiga subsistem tersebut.

1. Unit bergerak. Sebuah unit telepon bergerak terdiri atas unit pengendali,

sebuah pancarima, dan sebuah antena.

2. Tapak sel. Tapak sel menyediakan antarmuka antara MTSO dan unit-unit

bergerak. Tapak sel mempunyai unit pengendali, kabinet-kabinet radio,

antena-antena, catu daya, dan terminal-terminal data.

3. MTSO. Pusat pensaklaran, yaitu elemen pengatur pusat untuk semua tapak

sel, terdiri atas prosesor seluler dan saklar seluler. MTSO berantarmuka

dengan kantor-kantor daerah perusahaan telepon, mengendalikan proses

panggilan, dan menangani kegiatan penagihan. MTSO juga sering disebut

dengan MSC (Mobile Switching Center).

4. Hubungan. jalur radio akan menghubungkan ketiga subsistem dalam konsep

seluler tersebut di atas. Setiap unit bergerak hanya dapat menggunakan satu

kanal pada satu waktu tertentu untuk hubungan komunikasinya. Kanal yang

digunakan tersebut tidak tetap, tetapi dapat merupakan sebarang kanal dalam

sistem seluler yang menyediakan pelayanan. Setiap tapak sel dapat

menghubungkan sejumlah besar unit bergerak secara bersamaan (simultan).

Perhatikan gambar 10.1.

105

MTSO atau MSC merupakan jantung sistem seluler. Prosesor yang

terdapat didalamnya menyediakan pengaturan pusat dan administrasi sistem

tersebut.

Saklar seluler, baik analog maupun digital, menghubungkan pelanggan

bergerak dengan pelanggan bergerak yang lain dan dengan jaringan telepon

nasional. Saklar seluler ini terdiri atas trunk suara dan juga jalur-jalur data untuk

mengawasi hubungan antara pemroses dengan saklar dan antara tapak sel dengan

prosesor. Jalur radio ini membawa sinyal antara unit bergerak dengan tapak sel.

Gambar 10.1 Bagian-bagian dasar sistem seluler

10.3 Teknik Akses Jaringan

Teknik akses jaringan memungkinkan pelanggan-pelanggan menggunakan

kanal secara bersama. Ada beberapa jenis teknik akses jaringan yang

dipergunakan dalam system seluler, yaitu:

1. FDMA

Dengan FDMA, bidang frekuensi dibagi menjadi segmen-segmen dengan

lebar-bidang yang tertentu dan setiap segmen dapat diakses oleh pengguna

pada suatu saat.

106

2. TDMA

Dengan TDMA, domain kerja adalah waktu. Setiap pengguna mempunyai

jatah slot waktu untuk menggunakan seluruh bidang frekuensi yang ada untuk

mengirimkan sinyal.

3. CDMA

Dengan CDMA, setiap pengguna dapat mengirimkan sinyal pada setiap saat

dengan menggunakan seluruh bidang frekuensi yang ada, dengan

menggunakan kode yang berbeda-beda.

10.4 Penggunaan Ulang Frekuensi

Sistem radio seluler mengandalkan pengalokasian kanal yang cerdas dan

penggunaan ulang frekuensi pada keseluruhan daerah cakupan. Setiap stasiun

basis seluler dialokasikan untuk satu grup kanal yang akan digunakan dalam satu

wilayah geografis kecil yang disebut sel. Stasiun-stasiun basis yang berdekatan

harus dialokasikan untuk grup kanal yang berbeda. Antena stasiun basis dirancang

untuk melayani daerah tertentu saja. Dengan membatasi daerah cakupan antena

sebatas satu sel saja, maka grup-grup kanal yang sama dapat digunakan kembali

pada sel-sel yang letaknya berjauhan. Proses perancangan pemilihan dan

pengalokasian grup-grup kanal untuk semua stasiun basis seluler dalam suatu

sistem disebut penggunaan ulang frekuensi (frequency reuse) atau perencanaan

frekuensi.

Gambar 10.2 memperlihatkan penggunaan ulang frekuensi pada konsep

seluler, dimana sel-sel yang berlabel sama menggunakan grup kanal yang sama

pula. Sel-sel berbentuk segienam merupakan pemodelan cakupan radio tiap-tiap

stasiun basis yang telah disederhanakan untuk mempermudah analisis. Daerah

cakupan sel yag sebenarnya disebut footprint dan dapat ditentukan melalui

pengukuran medan atau dari model-model perkiraan perambatan gelombang.

Pemilihan bentuk sel ini adalah karena segienam dapat mencakup dengan tepat

keseluruhan wilayah pelayanan tanpa tumpang tindih, dan paling mendekati pola

107

radiasi lingkaran yang dihasilkan oleh antena stasiun basis omni-direksional dan

perambatan ruang bebas.

Dengan menggunakan sel berbentuk segienam, antena pengirim pada

stasiun basis dapat diletakkan di pusat atau di sudut sel. Eksitasi di pusat sel

biasanya menggunakan antena omni-direksional, sedangkan eksitasi di sudut sel

menggunakan antena direksional tersektor. Pertimbangan praktis biasanya tidak

memugkinkan penempatan antena di pusat atau di sudut sel dengan tepat.

Sebagian besar sistem memperbolehkan penempatan antena hinga sejauh 1/4 kali

radius sel dari letak idealnya.

Jika suatu sistem seluler mempunyai kanal total sebanyak S, setiap grup

kanal terdiri atas k kanal (k < S), dan S dibagi sama banyak untuk N sel, maka

jumlah total kanal radio yang dapat digunakan adalah

S = k N (1)

Jumlah sel yang dengan tepat menggunakan keseluruhan frekuensi, yaitu

N sel, disebut kelompok sel atau kluster. Jika sebuah kelompok sel digandakan

dalam sebuah sistem sebanyak M kali, maka jumlah kanal total C yang

merupakan ukuran kapasitas sistem tersebut adalah

C = M k N = M S (2)

Sesuai dengan persamaan (2), kapasitas sistem seluler sebanding dengan jumlah

penggandaan kluster. Faktor N disebut ukuran kelompok sel dan biasanya

berjumlah 4, 7, atau 12 sel. Jika ukuran atau besar N diperkecil dan raius sel tetap,

maka dibutuhkan lebih banyak kelompok sel yang berarti memperbesar kapasitas

total C. Ukuran kelompok sel yang besar menandakan bahwa perbandingan radius

sel dan jarak antara sel-sel yang ko-kanal juga besar. Sebaliknya, ukuran

kelompok sel yang kecil menunjukkan bahwa jarak antara sel-sel yang ko-kanal

juga kecil. Nilai N merupakan fungsi dari besar interferensi yang dapat diterima

oleh pelanggan atau stasiun basis untuk tetap menjaga kualitas komunikasi. Sudut

pandang perancangan akan mengusahakan nilai N yang sekecil mungkin untuk

menghasilkan kapasitas total C yang sebesar-besarnya. Faktor penggunaan ulang

frekuensi dari sebuah sistem seluler adalah 1/N, karena tiap sel dalam suatu

108

kelompok sel hanya mempunyai 1/N kali jumlah kanal yang dapat digunakan di

dalam sistem.

Gambar 10.2 Penggunaan ulang frekuensi pada konsep seluler (N=4)

10. 5 Sistem Pager

Sistem pager adalah sistem radio satu arah yang digunakan untuk

memberitahu seseorang bahwa orang lain menginginkan orang tersebut untuk

menghubunginya melalui telepon. Rentang frekuensi untuk pager adalah sbb:

26,1 – 50 MHz

146 – 174 MHz

806 – 960 MHz

68 – 88 MHz

450 – 470 MHz

10.6 Strategi Pembagian Kanal

Spektrum radio dapat digunakan secara efektif jika tersedia suatu skema

penggunaan ulang frekuensi yang sesuai dengan perkembangn kebutuhan

kapasitas dan menjaga interferensi tetap kecil. Berbagai macam strategi telah

dikembangkan, yang terbagi dalam pembagian tetap dan dinamis. Strategi

pembagian kanal ini akan mempengaruhi unjuk kerja sistem, khususnys pada

bagaimana penanganan komunikasi pada saat pelanggan berpindah sel.

109

Pada pembagian tetap, setiap sel mempunyai sejumlah kanal yang tetap.

Panggilan yang terjadi dalam sel hanya dapat dilayani oleh kanal bebas yang ada

di dalam sel tersebut. Jika semua kanal yang dimiliki telah digunakan maka

panggilan yang datang tidak dapat dilayani. Dalam pembagian tetap ini juga telah

dilembangkan strategi peminjaman, dimana sel dapat meminjan kanal dari sel

yang berdekatan jika semua kanal yang dimikinya telah terpakai. Prosedur

peminjaman kanal ini diatur oleh pusat pensaklaran atau MTSO, untuk

menghindari gangguan dan interferensi dengan komunikasi (panggilan) lain yang

sedang berlangsung.

Pada pembagian dinamis, kanal tidak terbagi secara permanen tetapi sel

akan meminta kanal dari MTSO setiap kali ada permintaan pelayanan komunikasi

(panggilan). MTSO akan mengatur penggunaan kanal agar tidak terjadi

interferensi dalam sel atau antar sel yang berdekatan. Pembagian kanal secara

dinamis akan mengurangi kemungkinan bloking panggilan sehingga dapat

menningkatkan kapasitas pelayanan sistem karena semua kanal dapat diakses oleh

seluruh sel yang ada.

Selain dua jenis penjatahan ini, terdapat sistem yang menggunakan strategi

peminjaman (borrowing strategy) yang memungkinkan sistem dengan penjatahan

tetap untuk meminjam kanal bebas dari sel yang lain.

10.7 Strategi Lepas-Tangan (Handoff)

Jika pelanggan telepon bergerak memasuki sel yang lain pada saat

komunikasi sedang berlangsung, maka MTSO secara otomatis akan

memindahkan komunikasi tersebut ke kanal yang baru milik sel yang

dimasukinya. Proses ini disebut lepas-tangan. Proses lepas-tangan meliputi

identifikasi stasiun basis baru, alokasi sinyal suara, dan alokai sinyal pengendali

ke kanal yang baru.

Penanganan lepas-tangan merupakan hal yang penting dalam sistem radio

seluler. Beberapa strategi lebih mengutamakan untuk melayani permintaan lepas-

tangan daripada permintaan panggilan baru. Supaya komunikasi tidak terputus

110

pada lepas-tangan harus dilakukan dengan baik. Berdasarkan kebutuhan ini,

sistem harus menentukan tingkat daya sinyal tertentu untuk memulai proses lepas

tangan. Pemilihan tingkat daya sinyal ini harus cukup besarnya sehingga tidak

menyebabkan terputusnya komunikasi.

Dalam proses lepas-tangan harus dipastikan bahwa turunnya daya sinyal

yang diterima bukan karena pudaran sementara dan bahwa pemakai benar-benar

bergerak menjauhi stasiun basis. Stsiun basis memantau tingkat sinyal pada

selang waktu tertentu sebelum lepas-tangan dimulai. Pengukuran kuat sinyal ini

harus dapat menghindari lepas-tangan yang tidak perlu, dan sebaliknya harus

memastikan terjadinya lepas-tangan yang perlu sebelum komunikasi terputus

(drop call). Waktu yang dibutuhkan untuk menentukan perlu atau tidaknya lepas-

tangan ditentukan oleh kecepatan gerak pelanggan. Jika kemiringan rerata sinyal

yang diterima curam, maka harus segera lepas-tangan. Kecepatan gerak

pelanggan, yang merupakan hal penting dalam menentukan keputusan lepas-

tangan, dapat dihitung dari statistik pudaran sinyal jangka pendek yang diterima

oleh stasiun basis.

Lamanya waktu suatu komunikasi berada dalam satu sel tanpa lepas-

tangan disebut waktu tinggal atau dwell time. Faktor-faktor yang mempengaruhi

waktu tinggal antara lain perambatan, interferensi, dan jarak antara pelanggan

dengan stasiun basis. Bahkan untuk pemakai yang diam, pudaran dapat terjadi

karena gerakan benda-benda lain disekitar pemakai dan di sekitar stasiun basis.

Hal ini menyebabkan waktu tinggal menjadi acak dan tertentu meskipun untuk

pemakai yang diam.

Pada sistem seluler generasi yang pertama, pengukuran kuat sinyal

dilakukan oleh stasiun basis dan diatur oleh MTSO. Masing-masing stasiun basis

memantau kuat sinyal yang diterima pemakai baik dalam sel itu sendiri maupun

pemakai yang berada dalam sel didekatnya. MTSO akan menentukan perlu atau

tidaknya lepas-tangan berdasarkan informasi tersebut.

Pada sistem seluler generasi kedua yang menggunakan teknologi digital

TDMA, keputusan lepas-tangan ditangani oleh unit bergerak itu sendiri atau

111

disebut Mobile Assisted Handoff (MAHO). Setiap unit bergerak akan mengukur

daya yang diterima dari stasiun-stasiun basis sekitar dan melaporkannya ke

stasiun basis tempat unit bergerak berada, pada tingkat daya dan selang waktu

tertentu. Dengan cara ini penanganan lepas-tangan menjadi lebih cepat, dan cocok

untuk lingkungan mikroseluler dimana lepas-tangan lebih sering terjadi.

Pemakai bergerak dengan kecepatan yang berbeda-beda, dari kecepatan

berjalan manusia hingga kecepatan kendaraan bermesin. Hal ini menimbulkan

permasalahan dalam perancangan sistem. Kendaraan bermesin yang mempunyai

kecepatan tinggi akan melintasi daerah cakupan sel hanya dalam waktu beberapa

detik saja, sedangkan pejalan kaki mungkin tidak akan pernah memerlukan lepas-

tangan. Jika sistem menggunakan sel-sel mikro (untuk meningkatkan kapasitas),

maka MTSO akan terbebani, terutama saat pemakai berkecepatan tinggi sering

melintasi sel-sel. Berbagai skema dibuat untuk menangani lalu-lintas pemakai

berkecepatan tinggi dan rendah secara bersamaan.

Meskipun konsep seluler memungkinkan penambahan kapasitas melalui

penambahan sel-sel baru, tetapi pada prakteknya hal ini sulit dilakukan terutama

di daerah perkotaan. Pada penyedia layanan lebih tertarik untuk memasang kanal-

kanal dan stasiun basis baru pada lokasi yang sama daripada mencari loasi yang

baru. Dengan menggunakan ketinggian antena dan tingkat daya yang berbeda,

dimungkinkan untuk membuat sel besar dan sel kecil pada lokasi yang sama

(bertumpang tindih). Teknik ini disebut pendekatan sel payung. Sel payung

digunakan untuk menyediakan daerah cakupan yang luas bagi pemakai

berkecepatan tinggi dan menyediakan daerah cakupan yang sempit bagi pemakai

yang bergerak dengan kecepatan rendah. Gambar 10.3 memperlihatkan sel

payung yang bertumpanng tindih dengan beberapa sel mikro yang lebih kecil.

Pendekatan payung akan meminimalkan jumlah lepas-tangan untuk pemakai

kerkecepatan tinggi dan menyediakan kanal-kanal tambahan melalui sel-sel mikro

untuk pemakai berkecepatan rendah atau pejalan kaki.

112

Gambar 10.3 Pendekatan sel payung

10.8 Interferensi dan Kapasitas Sistem

Interferensi merupakan faktor keterbatan utama dalam unjuk kerja sistem

radio seluler. Sumber interferensi dapat berupa pemakai lain dalam sel yang sama,

komunikasi yang sedang berlangsung pada sel yang berdekatan, stasiun basis lain

yang bekerja pada pita frekuensi yang sama, atau sistem nonseluler yang

membocorkan dayanya ke dalam pita frekuensi yang digunakan oleh sistem

seluler. Interferensi pada kanal suara akan menimbulkan cakap silang dimana

pemakai mendengar interferensi karena pengaruh transmisi yang tidak diinginkan.

Didalam kanal pengendali, interferensi akan menyebabkan kegagalan panggilan

karena kesalahan pensinyalan digital.

Interferensi di daerah perkotaan menjadi lebih besar karena pengaruh

permukaan derau RF (RF noise floor) yang lebih tinggi, banyaknya stasiun basis,

dan juga banyaknya jumlah pemakai. Interferensi menjadi suatu penghalang

dalam usaha penambahan jumlah kapasitas dan seringkali menjadi penyebab

utama terputusnya suatu komunikasi. Ada dua macam interferensi yang terjadi

oleh pengaruh sistem seluler itu sendiri, yaitu interferensi ko-kanal dan

interferensi kanal yang berdekatan. Meskipun timbul oleh sistem seluler itu

113

sendiri, kedua jenis interferensi ini sulit dikendalikan. Hal ini terutama karena

pengaruh perambatan yang acak. Selain kedua macam interferensi tersebut, juga

terdapat interferensi yang disebabkan oleh sumber luar seperti interferensi dari

pemancar milik sistem seluler yang lain.

10.8.1 Interferensi Ko-Kanal

Dengan penggunaan ulang frekuensi maka di dalam suatu daerah

pelayanan seluler terdapat beberapa sel yang menggunakan frekuensi yang sama.

Sel-sel ini disebut sel-sel kanal yang sama (atau disebut sel ko-kanal) dan

interferensi yang terjadi antar sel-sel ko-kanal ini disebut interferensi ko-kanal.

Interferensi ko-kanal tidak dapat diatasi dengan cara meningkatkan SNR. Hal ini

karena penambahan daya pancar pengirim justru akan menaikkan interferensi

dengan sel ko-kanal tetanggga. Untuk mengurangi interferensi ko-kanal maka sel-

sel ko-kanal harus dipisahkan sejauh jarak minimal tertentu yang akan

mengurangi pengaruh perambatan.

Dalam sistem seluler dengan ukuran sel yang seragam, interferensi ko-

kanal tidak terpengaruh oleh daya pancar tetapi akan merupakan fungsi radius sel

(R), dan jarak ke pusat sel ko-kanal yang terdekat (D). Dengan memperbesar

perbandingan D/R, pemisahan antara sel-sel ko-kanal relaif terhadap jarak

jakupan sel dapat diperbesar. Interferensi dikurangi dengan cara memperbaiki

isolasi daya RF yang berasal dari sel ko-kanal. Jika D/R besar maka kualitas

transmisi dapat ditingkatkan karena hal ini akan mempunyai arti interferensi ko-

kanal yang rendah. Sebaliknya, untuk memperoleh kapasitas yang besar maka

ukuran kelompok sel (N) harus kecil yang berarti nilai D/R yang lebih kecil.

Dalam perancangan sistem seluler yang sebenarnya, besarnya perbandingan D/R

harus dipertimbangkan dengan melihat kebutuhan kapasitas dan kualitas

pelayanan yang akan disediakan. Perhatikan gambar 10.4.

114

Gambar 10.4 Perbandingan radius sel (R) dengan jarak ke pusat sel ko-kanal (D)

Perbandingan antara sinyal yang dikehendaki dengan sinyal interferensi

ko-kanal dapat diketahui dengan cara menghitung daya sinyal yang diterima dari

sebuah stasiun basis dan jumlah daya yang diterima dari stasiun-stasiun sel-sel

ko-kanal. Pengukuran perambatan dalam kanal radio bergerak menunjukkan

bahwa rerata sinyal yang diterima meluruh sebanding dengan pangkat n jarak

antara pengirim dan penerima. Daya rerata yang diterima pada jarak d dari antena

pengirim adalah

P P ddr

n

=⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟−

00

(3)

P dBm P dBm n ddr ( ) ( ) log= −

⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟0

0

10 (4)

P0 adalah daya yang diterima pada jarak d0 dari antena pengirim, dan n adalah

eksponen rugi-rugi lintasan. Besarnya n untuk sistem seluler di daerah perkotaan

berkisar antara 2 dan 4.

115

Dengan melihat kedua persamaan di atas, jika eksponen rugi-rugi lintasan

dan daya pancar masing-masing stasiun basis adalah sama besar, maka

perbandingan daya dan interferensi adalah sebagai berikut

SI

R

D

n

in

i

i=−

−

=∑ ( )

1

0 (5)

S (watt) adalah daya sinyal dari stasiun basis yang dikehendaki, I (watt) adalah

daya sinyal interferensi yang disebabkan oleh sel-sel ko-kanal, R adalah radius

sel, D adalah jarak terdekat antar dua sel ko-kanal, dan I0 adalah jumlah sel ko-

kanal yang menyebabkan terjadinya interferensi. Besarnya S/I dapat dinyatakan

dalam satuan dB (desiBell).

10.8.2 Interferensi Kanal yang Berdekatan

Interferensi yang diakibatkan oleh sinyal-sinyal pada frekuensi yang

berdekatan disebut interferensi kanal yang berdekatan (adjacent channel).

Interferensi jenis ini terjadi karena tapis penerima yang tidak sempurna yanng

mengakibatkan frekuensi lain masuk kedalamnya. Permasalahan akan timbul jika

dua orang pelanggan yang berdekatan menggunakan kanal yang berdekatan; satu

mengirim sinyal dan yang lain sedang menerima sinyal dari stasiun basis. Selain

itu permaslahan juga dapat terjadi jika pelanggan yang berada dekat dengan

stasiun basis menggunakan kanal yang berdekatan dengan kanal yang digunakan

oleh pelanggan berdaya rendah (weak mobile).

Interferensi kanal yang berdekatan dapat diminimalkan dengan penapisan

dan pembagian kanal yang tepat. Pembagian kanal pada tiap sel dapat diatur

sedemikian rupa sehingga kanal-kanal yang berdekatan frekuensinya tidak berada

dalam satu sel. Jarak frekuensi antara tiap kanal harus dijaga sebesar mungkin

untuk mengurangi interferensi. Kanal-kanal dapat dibagi dengan menghindari

kanal-kanal yang membentuk pita frekuensi kontinyu berada pada sel yang sama.

116

10.9 Peningkatan Kapasitas Sistem Seluler

Permintaan pelayanan tanpa kabel yang terus meningkat menyebabkan

jumlah kanal pada suatu sel tidak cukup lagi untuk mendukung jumlah pemakai.

Dengan kenyataaan ini diperlukan suatu teknik perancangan seluler yang dapat

menyediakan kanal yang lebih banyak pada setiap unit daerah cakupan. Ada tiga

teknik yang digunakan untuk meningkatkan jumlah kapasitas dalam sistem

seluler, yaitu :

1. pemecahan sel (cell splitting)

2. pembagian sektor (sectoring)

3. pendekatan zona cakupan (coverage zona approaches).

Teknik pemecahan sel adalah suatu proses membagi suatu sel besar

menjadi sel-sel yang lebih kecil. Sel-sel kecil ini masing-masing akan dilayani

oleh satu stasiun basis dengan ketinggian antena dan daya transmisi yang lebih

rendah. Pemecahan sel akan menambah jumlah kapasitas total sistem karena

pemecahan sel juga berarti menambah jumlah perulangan M pada persamaan (2).

Dengan menentukan sel-sel baru yang mempunyai radius yang lebih kecil dari sel

semula (disebut mikrosel) dan menempatkannya di antara sel-sel yang sudah ada,

kapasitas total dapat diperbanyak.

Pemecahan sel mengembangkan sistem dengan cara menggantikan sel-sel

besar dengan sel-sel kecil. Gambar 10.5 dan 10.6 memperlihatkan contoh

pemecahan sel. Pada gambar-gambar tersebut, stasiun basis diletakkan di sudut

sel, dan daerah yang dilayani oleh stasiun basis A dianggap telah dikelilingi oleh

tiga stasiun basis mikrosel yang baru. Dalam contoh ini ketiga mikrosel

ditambahkan sedemikian rupa sehingga pola penggunaan ulang frekuensi dalam

sistem tersebut tetap terjaga. Sebagaimana terlihat pada gambar, pemecahan sel

pada dasarnya adalah penskalaan geometri kelompok sel, yaitu radius mikrosel

sama dengan setengah radius sel asal.

Untuk sel-sel yang mempunyai ukran lebih kecil tersebut, daya pancar

antena stasiun basisnya juga harus dikurangi. Daya pancar untuk sel-sel baru ini

117

dapat ditentukan dengan menguji daya yang diterima pada perbatasan sel baru dan

sel asal. Kedua daya yang diterima kemudian disamakan. Hal ini dilakukan

supaya penggunaan ulang frekuensi pada sel-sel baru tersebut dapat menggunakan

pola yang sama dengan pola sebelumnya. Dengan perhitungan yang teliti, ternyata

daya pancar harus diturunkan sebesar 10 dB untuk dapat menjangkau daerah

cakupan semula (sebelum pemecahan sel) dengan menggunakan mikrosel dan

tetap menjamin perbandingan sinyal-derau yang telah ditentukan.

Gambar 10.5 Pemecahan sel

Pada kenyataanya tidak semua sel akan atau harus dipecah pada saat yang

sama. Dalam sistem seluler biasanya terdapat sel-sel dengan ukuran yang

berbeda-beda secara bersamaan. Keadaan ini membuat pembagian kanal menjadi

lebih rumit. Lepas-tangan harus dapat dilaksanakan baik untuk pemakai

berkecepatan tinggi maupun untuk pemakai berkecepatan rendah. Pendekatan

payung dapat digunakan untuk mengatasi masalah ini.

Jika dalam suatu sistem seluler terdapat dua macam sel dengan ukuran

yang berbeda seperti pada gambar 10.5, maka daya pancar yang digunakan harus

memperhitungkan kepentingan masing-masing sel. Jika digunakan daya pancar

sel besar untuk semua sel, maka beberapa kanal yang digunakan oleh sel-sel kecil

118

akan lebih mudah berinterferensi dengan sel-sel ko-kanal. Dipihak lain, jika

digunakan daya pancar sel kecil untuk semua sel, maka akan terdapat daerah-

daerah pada sel besar yang tidak terlayanii. Untuk mengatasi hal ini maka kanal-

kanal dalam sel asal harus dibagi menjadi dua kelompok, satu kelompok untuk sel

besar dan yang lain untuk sel kecil. Masing-masing kelompok kanal tersebut

dapat digunakan secara berulang sesuai dengan konsep penggunaan ulang

frekuensi. Sel yang lebih besar melayani pemakai berkecepatan tinggi sehingga

tidak banyak terjadi lepas-tangan.

Gambar 10.6 Pemecahan sel pada seluruh wilayah pelayanan

Ukuran kelompok kanal tergantung pada tingkat pemecahan sel. Pada

awal proses pemecahan sel, hanya dibutuhkan lebih sedikit kanal untuk sel kecil.

Bersamaan dengan naiknya permintaan maka kebutuhan kanal untuk sel-sel kecil

ini juga akan bertambah. Proses pemecahan sel akan terus berlangsung hingga

seluruh kanal digunakan pada kelompok berdaya rendah (sel kecil). Ini terjadi saat

pemecahan sel sudah meliputi seluruh daerah pelayanan sistem seluler, sehinngga

sistem seluler akan mempunyai sel yang lebih kecil. Perhatikan gambar 10.6.

Antena yang dimiringkan ke bawah dapat digunakan untuk membatasi daerah

119

cakupan radio pada mikrosel. Dengan cara ini pancaran daya dari antena akan

mengarah ke bawah (bukan ke arah horison).

Pada gambar 10.7 dan 10.8 diperlihatkan ilustrasi peningkatan kapasitas

kanal dengan cara sektorisasi sel.

Gambar 10.7 Sektorisasi sel (a) 3 sektor (b) 6 sektor

10.10 Sistem Komunikasi Personal

Keberhasilan telepon bergerak seluler mendorong berkembangnya sistem

komunikasi tanpa kabel yang lain, seperti pelayanan komunikasi personal (PCS,

Personal Communication Services), jaringan komputer tanpa kabel (W-LAN,

wireless Local Area Network), dan W-PBX. Sistem-sistem ini bekerja pada pita

UHF (300 Hhz - 3 Ghz), atau bahkan pada frekuensi gelombang mikro.

Pada sistem makrosel, antena diletakkan di atas bangunan yang tinggi

untuk melayani daerah hingga radius 20 km. Sistem seluler seperti ini dalam

perkembangan selanjutnya dianggap mahal dan mempunyai beberapa kelemahan.

Salah satu diantaranya adalah adanya gangguan saat telepon digunakan di dalam

gedung. Hal ini disebabkan karena sistem telepon seluler mengalami kesulitan

untuk menembus kulit-kulit gedung bangunan perkantoran maupun perumahan.

120

Gambar 10.8 Arah pancaran antena pada sel dengan sektorisasi

Sistem PCS juga dikembangkan dengan menggunakan konsep seluler.

Radius sel membentang hingga sejauh 1 km (mikrosel), dengan antena stasiun

basis yang dipasang setinggi kira-kira 10 meter. Penggunaan mikrosel ini akan

memperbesar kapasitas dan diharapkan dapat menjangkau pemakai baik di dalam

kendaraan, di luar maupun di dalam gedung. PCS mempunyai dua mode operasi,

yaitu jaringan radio private dan jaringan radio publik, sehingga dapat mengatasi

komunkasi di dalam gedung.

Dalam pengoperasian mode jaringan radio private, telepon genggam PCS

akan berantarmuka dengan peralatan pancarima private yang ada di dalam rumah

atau gedung perkantoran. Peralatan ini dihubungkan dengan jaringan telepon

umum berkabel sehingga komunikasi dengan pemakai yang berada di dalam

121

gedung dapat dilakukan. Gambar 10.9 memperlihatkan konsep arsitektur seluler

yang menggabungkan antara berbagai ukuran sel di dalam satu sistem seluler.

antenna makrosel

antenna mikrosel

antenna pikosel

Gambar 10.9 Arsitektur sel campuran

Pada Gambar 10.9 di atas, terdapat ukuran sel yang lebih kecil yaitu

pikosel. Istilah pikosel ini biasa digunakan untuk menunjuk mikrosel dalam

gedung di lingkungan PBX DECT. Radius pikosel berkisar antara 10 hingga 30

meter, tergantung pada kebutuhan pelayanan dan geometri bangunan.

Lingkungan radio di dalam gedung merupakan hal yang baru dalam

komunikasi tanpa kabel. Penelitian pada lingkungan ini muncul bersamaan

dengan kenyataan bahwa penerapan komunikasi di dalam gedung ternyata lebih

kompleks daripada komunikasi di luar gedung. Penyedia layanan komunikasi

melihat bahwa dunia bisnis sangat membutuhkan sistem telepon tanpa kabel di

122

dalam gedung. Hal ini terutama disebabkan oleh permasalahan yang ditimbulkan

oleh sistem berkabel, yang antara lain :

1. tidak dapat menjangkau pemakai yang berada jauh dari meja atau kantor,

2. berada jauh dari telepon dan menjadi kehilangan informasi yang penting,

3. permasalahan perkabelan sistem,

4. penggunaan telepon nirkabel, telepon seluler, atau radio panggil yang kurang

praktis karena permaslahan teknologi dan keuangan.

Produk-produk komersial untuk komunikasi tanpa kabel di dalam gedung

antara lain telepon nirkabel VHF (46/49 Mhz), LAN data UHF (915 Mhz), PBX

gelombang mikro (1,8 Ghz), sistem suara/data gelombang milimeter (1,8 Ghz),

hingga LAN inframerah berkecepatan tinggi.