Kapasitas Sel dan Reuse

Outline Materi minggu lalu (frekuensi Reuse) Kapasitas sel dan Reuse Teori Trafik Strategi Pembagian Kanal Strategi Handoff

Ringkasan minggu lalu Peningkatan kapasitas dapat dilakukan dengan membatasi daerah cakupan membagi daerah geographis yang kecil disebut dengan sel Frekuensi/timeslot/code yang sama digunakan kembali (reuse) oleh base station yg terpisah secara spasial Teknik switching yang dinamakan handoff digunakan oleh MS untuk pindah sel lain tanpa mengganggu percakapannya Model Sel hexagonal diadopsi secara global Untuk sel hexagonal jarak frekuensi reuse Faktor reuse

Kapasitas sel dan Reuse (1) Sebuah sistem seluler dengan S kanal duplex Jika tiap sel mengalokasikan k kanal, maka S kanal terbagi diantara N sel. Untuk itu: S = kN Jika sebuah cluster yg terdiri dari N sel diulang sebanyak M kali, maka jumlah kanal duplex C yang ada dalam sistem adalah: C = M.kN = M.S

Kapasitas sel dan Reuse (2) Jika ukuran N cluster dikurangi dengan tetap mempertahankan ukuran sel, maka akan dibutuhkan lebih banyak cluster lagi untuk mencakup daerah layanan, M  = C  Semakin kecil jumlah N (kapasitas lebih tinggi) mengakibatkan interferensi ko-kanal (co-channel ) meningkat, yang dapat menjadikan tingkat QoS menjadi lebih rendah

Trafik (definisi dan kondisi) Waktu Set up : waktu yg dibutuhkan untuk mencari kanal radio yg dibutuhkan user yg memanggil. Blocked call (panggilan yg diblok): sebuah panggilan yg tak dapat dipenuhi pada saat diminta karena adanya kongesti (lost call) Holding time (waktu pendudukan): durasi rata-rata sebuah panggilan Request rate (kecepatan panggilan): rata-rata jumlah permintaan panggilan per unit waktu () Intensitas trafik (traffic intensity): pengukuran dari waktu utilisasi kanal (seberapa besar kanal digunakan) Load (beban) : intensitas trafik pada keseluruhan jaringan radio Sebuah kanal yg diduduki terus menerus selama 1 jam dikatakan memiliki beban trafik 1 Erl

Definisi GOS (2) GOS (Grade of Service): pengukuran kongesti yg dilihat dari probabilitasnya. Probilitas sebuah panggilan akan diblok (Erlang B) Probabilitas sebuah panggilan akan didelay (ditangguhkan) untuk beberapa saat. (Erlang C)

Teori Trafik (1) Jumlah MS rata-rata yg meminta melakukan panggilan (average arrival rate=) Waktu Rata-rata MS melakukan panggilan Average holding time = T Offered load (beban yg ditawarkan = .T) Contoh jika dalam sebuah sel terdapat 100 MS dan ada 30 permintaan panggilan per jam dengan rata-rata waktu pendudukan 6 menit. maka arrival rate (rata-rata kedatangan panggilan) = 30/60 menit = ½ panggilan per menit Trafik yg muncul (load traffic) = .T = 6x1/2 = 3 erlang

Teori Trafik (2) Rata-rata kedatangan panggilan dalam rentang waktu tertentu t, dinotasikan dengan t. Dengan asumsi permintaan service mengikuti distribusi poisson, maka Probabilitas (n,t) atau n panggilan datang dalam rentang waktu t , dinyatakan dengan. Jika diasumsikan bahwa  adalahkecepatan service , probabilitas sebuah panggilan berakhir pada waktu interval t adalah e-.t Sehingga probabilitas sebuah panggilan berakhir dalam waktu t atau kurang dapat dituliskan sebagai berikut:

Trafik teori (3) Probabilitas bahwa sebuah panggilan akan diblok: Probabilitas sebuah panggilan akan didelay (menunggu) Dimana C(s,a) adalah sebuah probabilitas sebuah panggilan akan menunggu dengan beban trafik a dan jumlah saluran s Formula Erlang B Formula Erlang C

Trafik teori (4)

Contoh 1 trafik Sebuah sel dengan : S = 2 kanal 100 Mobile station Ada rata-rata 30 panggilan /jam Rata-rata waktu pendudukan T = 360 detik (6 menit) Beban (load, a) = (30/60).6 = 3 Erl Probabilitas bloking B(s,a)=

Contoh (lanjutan) Akan ada panggilan yg harus dirutekan kembali = 0,53 x 30 = 16 call efisiensi

Contoh 2 Sebuah sistem dengan: 100 sel Tiap sel memiliki 20 kanal Rata-rata user melakukanpanggilan = 2 panggilan/jam Rata-rata durasi percakapan tiap panggilan (T) = 3 menit Berapa banyak user yang dapat dilayani , jika probabilitas bloking yg diinginkan 2%

Jawab

Dari Tabel Erlang B didapatkan bahwa trafik maksimum yg dapat dilayani oleh 20 kanal dan bloking 2 % adalah 13,18 Erl Sementara trafik yg muncul dari rate panggilan 2/jam dan durasi adalah : 2x3/60 = 0,1 Erl Jumlah user yg dapat dilayani= 13,18/0,1 = 131 pelanggan/sel Jumlah user untuk 100 sel 131x100 = 13.100 user

Sebuah sistem dengan: 100 sel Tiap sel memiliki 20 kanal Rata-rata user melakukanpanggilan = 2 panggilan/jam Rata-rata durasi percakapan tiap panggilan (T) = 3 menit Berapa banyak user yang dapat dilayani , jika probabilitas bloking yg diinginkan 0,2% Jawab: Dari Tabel Erl B didapatkan untuk bloking 0,2% akan dapat dilayani dengan trafik 10 Erl, sehingga jumlah user yg dapat dilayani per sel adalah: 10 /0,1 = 100 user per sel Dan untuk 100 sel dapat melayani user sebanyak 100x100 = 10.00 user

Contoh ke 3 Sebuah sistem dengan total 20 kanal memiliki probabilitas bloking 1% Metode pertama, jika kita bagi 20 kanal tersebut menjadi 4 trunk grup yg masing-masingnya terdiri dari 5 kanal - maka dengan bloking 1% 1 trunk grup (5 kanal) akan dapat membawa trafik 1,361 Erl, -Untuk 4 trunk grup dapat membawa 1,361 x 4 = 5,644 Erl Jika 20 kanal dibagi menjadi 2 trunk grup (masing-masing 10 kanal) maka, 1 trunk grup (10 kanal) dapat membawa trafik 4,461 Erl - Dan 2 trunk grup dapat membawa 2x4,461 = 8,922 Erl Jika tanpa pembuatan trunk grup maka total trafik yg dapat dibawa 20 kanal adalah: 12,03 Erl

Channel Assignment Strategies (Strategi Penggunaan Kanal) Skema untuk meningkatkan kapasitas dengan meminimalkan interferensi Strategi penggunaan kanal dapat dilakukan secara tetap (fixed) ataupun dinamik (dynamic) Pemilihan strategi penggunaan kanal sangat mempengaruhi unjuk kerja (performance) sistem, terutama jika menangani handoff dimana satu user pindah dari satu sel ke sel yang lain.

Fix Channel Assigment (penggunaan kanal secara tetap) Setiap sel ditugaskan ke beberapa set kanal suara yang sudah direncanakan Tiap panggilan yang masuk hanya dapat dilayani oleh kanal yg kosong dalam sel yg sudah ditentukan Jika semua kanal dalam sel tersebut sudah diduduki , maka panggilan akan dibloking Variasi yg lain dari penggunaan kanal secara tetap adalah bahwa 1 sel dapat meminjam kanal dari sel yg lain jika semua kanalnya sendiri sudah diduduki.

Pemakaian kanal secara dinamik (Dynamic Channel Assignment)(1) Kanal-kanal suara tidak dialokasikan untuk sel tertentu secara permanen Setiap ada panggilan masuk maka BS meminta kanal pada MSC MSC mengalokasikan kanal untuk sel yg meminta dengan algoritma yg mempertimbangkan: Kemungkinan bloking Penggunaan Frekuensi dari calon kanal Jarak frekuensi reuse kanal tersebut biaya

(Dynamic Channel Assignment)(2) Untuk memastikan adanya QoS yang minimun, MSC hanya memberikan kanal yg frekuensinya tidak sedang digunakan oleh sel tersebut atau sel lain yg ada dibatas minimal jarak frekuensi reuse DCA mengurangi bloking sehingga dapat meningkatkan kapasitas sistem. Strategi DCA mengharuskan MSC memiliki data real time mengenai pendudukan kanal dan distribusi trafik secara terus menerus.

Handoff Def: saat mobile user bergerak dari 1 sel ke sel lainnya maka MSC harus secara otomatis memindahkan frekuensi user tersebut ke kanal baru pada sel yg baru. Operasi handoff melibatkan identifikasi BS baru dan alokasi kanal suara dan kanal kontrol dari BS yang baru Proses handoff harus berhasil, dapat dilakukan sesering mungkin dan tidak terdeteksi oleh pengguna

Wilayah Handoff (1) Kuat sinyal dilihat dari BS 1 Kuat sinyal dilihat dari BS 2 P1(x) P2(x) BS 1 BS 2 Handoff dilakukan jika power dari BS diterima MS pada level sinyal minimum . Dengan melihat variasi kuat sinyal BS dapat ditentukan wilayah mana yg mungkin akan terjadi handoff

Wilayah Handoff (2) waktu Tingkat daya di titik A Batas daya untuk handoff/handoff treshold Handoff sinyal level strategi handoff yg tdk berhasil Level power minimum untuk mempertahankan sel Level sinyal saat hubungan diputuskan waktu Tingkat daya di titik B Handoff sinyal level Strategi handoff yg berhasil Level power dimana handoff dilakukan waktu A B

Wilayah Handoff (3) Handoff dilakukan saat signal yg diterima di BS jatuh dibawah ambang batas yg telah ditentukan Saat menentukan kapan akan dilakukan handoff,sgt penting untuk memastikan bahwa tingkat sinyal yg turun tidak disebabkan karena adanya fading yg sementara Untuk memastikan hal tersebut BS memonitor sinyal untuk periode waktu tertentu sebelum mengisyaratkan handoff Lama waktu yg diperlukan untuk memutuskan apakah perlu dilakukan handoff tergantung dari kecepatan MS bergerak.

Strategi Handoff Pada sistem mobile seluler analog generasi pertama pengukuran level sinyal dilakukan oleh BS dan diawasi oleh MSC Pada mobile seluler generasi kedua digunakan TDMA , menggunakan MAHO (Mobile Assisted Hand Off) Dalam MAHO, setiap mobile Station mengukur sinyal yg diterima disekitar BS dan secara terus menerus melaporkan nilai ini kepada BS yang bersangkutan. Handoff dilakukan jika kuat sinyal dari BS sekitarnya melebihi kuat sinyal BS awal.

Soft Handoff CDMA dengan sistem spread spectrum memberikan kemampuan handoff yg unik Tidak seperti sistem wireless dengan model kanal yg menggunakan kanal radio yg berbeda selama proses handoff (hard handoff), spread spectrum MS menggunakan kanal yg sama disetiap sel. Pengertian handoff disini dimaksudkan bahwa BS yang berbeda menangani tugas komunikasi radio Kemampuan secara cepat memilih sinyal yg diterima antara BS yg berbeda dinamakan soft handoff

Ringkasan Kapasitas Sel dan Reuse Teori trafik Strategi penggunaan kanal (Channel Assigment Strategies) Strategi Handoff