Konsep Perancangan
A.Langkah-langkah Perencanaan.
Dalam perencanaan suatu jaringan telekomunikasi yang baru di suatu wilayah, pertama kali kita akan selalu berhadapan dengan 2 hal, yaitu :
1.Regulasi atau peraturan telekomunikasi.
2.Situasi pasar.
Dalam hal pengenalan situasi pasar, ada 3 tugas besar yang harus dikerjakan oleh bagian pemasaran, yaitu :
1.Prediksi gross income (pendapatan kasar).
2.Pengenalan kompetitor.
3.Keputusan cakupan geografis.
Dalam perencanaan sistem jaringan seluler, seorang engineer harus memiliki pengetahuan yang mendalam mengenai dasar-dasar teknologi seluler yang meliputi struktur sel, channel asignment, cell splitting, sistem sel overlay, pemrosesan panggilan, konsep propagasi radio, dan berbagai prinsip lainnya.
Langkah-langkah dalam perencanaan jaringan seluler secara umum adalah untuk mencapai 3 hal poin penting, antara lain :
1.Kapasitas trafik.
2.Cakupan sinyal pada wilayah pelayanan.
3.Kualitas jaringan yang baik.

B.Analisis Prediksi Coverage
Prediksi cakupan sinyal adalah isu yang penting dalam proses perancangan jaringan komunikasi seluler. Beberapa aspek yang berperan di dalam memprediksi daerah cakupan, diantaranya adalah bentuk muka bumi, tipe lingkungan, tipe antena, ketinggian antena, arah antena dan lain-lain. Mengingat gelombang radio merambat di luar ruangan pada tipe wilayah tertentu, maka diperlukan pemakaian model propagasi yang tepat. Model propagasi yang digunakan untuk memprediksi cakupan sinyal pemilihannya didasarkan pada parameter dan kondisi masing-masing sel.
Prediksi coverage sel merupakan salah satu bagian penting dalam perancangan jaringan. Secara garis besar aspek-aspek yang telibat untuk melakukkan prediksi coverage sel adalah sebagai berikut :
1.Spesifikasi teknis
2.Tipe lingkungan
3.Frekuensi pembawa
4.Model propagasi
5.Anggaran daya
6.Jari-jari sel

a.Spesifikasi Teknis
Spesifikasi teknis lebih banyak berkaitan dengan parameter antena, baik antena pada Base Sation (BS/BTS) maupun Mobile Station (MS), seperti penguatan antena, daya antena, rugi-rugi antena dan lain sebagainya. Spesifikasi ini akan mempengaruhi anggaran daya (link budget). Pola radiasi antena menentukan bentuk kemiringan antena (tilt) akan ikut menentukan luas cakupan sinyal. Direction antena menentukan arah propagasi.
b.Tipe Daerah
Bentuk muka bumi mempengaruhi propagasi gelombang radio. Daerah yang memiliki perbukitan (daerah pegunungan) berbeda dengan derah dengan gedung-gedung tinggi (daerah perkotaan). Pembagian tipe daerah dibedakan berdasarkan struktur yang dibuat manusia (human-made structure) dan keadaan alami daerah, tipe-tipe tersebut sebagai berikut.
a)Daerah Rural, jumlah bangunan sedikit dan jarang, alam terbuka.
Contoh: Pedesaan.
b)Daerah Suburban, jumlah bangunan yang mulai padat, tinggi rata-rata antara 12 – 20 m dan lebar 18 – 30 m.
Contoh: pinggiran kota , kota- kota kecil.
c)Daerah Urban, memiliki gedung-gedung yang rapat dan tinggi.
Contoh : daerah pusat kota baik metropolis maupun kota menengah.
c.Model Propagasi
Pemilihan model propagasi di dasarkan pada tipe daerah, ketinggian antena, frekuensi yang digunakan dan beberapa parameter lainnya. Beberapa model yang sering digunakan untuk memprediksi propagasi gelombang radio beserta karakteristiknya adalah seperti dibawah ini :
a)Model Okumura, cocok untuk daerah urban dan sub-urban.
b)Model Hatta cocok untuk daerah urban,sub-urban dan rurual, frekuensi pembawa antara 150-1500 Mhz.
c)Model Okumura-Hatta adalah pengembangan dari model Hatta dan Okumura, cocok dengan frekuensi pembawa antara 1500-2000 Mhz, tinggi antena 30-200 meter, tinggi mobile station 1-20 m dan jarak antara antena dan mobile station 1-20 kilometer.
Dengan model propagasi ini, akan didapatkan rugi-rugi lintasan antara pengirim dan penerima yang terlihat pada anggaran daya.

d.Anggaran Daya
Daerah cakupan (coverage area) sel didefinisikan sebagai luasan daerah yang dapat menerima sinyal dengan kualitas yang cukup untuk melakukan komunikasi. Daerah cakupan ini ditentukan oleh kekuatan sinyal yang diterima MS.
Dalam perencanaannya sel diusahakan untuk selalu seimbang antara daya yang dipancarkan untuk uplink ( MS ke BS ) dan downlink ( BS ke MS ) agar interferensi yang terjadi minimal. Dalam sistem seluler berlaku bahwa level sinyal yang diterima MS sama dengan level sinyal yang diterima BS. Dengan demikian rugi-rugi lintasan yang terjadi antara uplink dan downlik juga sama, sehingga perencanaan jari-jari dari hasil rugi-rugi lintasan tersebut juga sama. Apabila terjadi ketidakseimbangan antara level daya sinyal uplink dan downlink , level yang digunakan untuk penentuan jari-jari sel adalah uplink. Tetapi dalam memprediksi coverage pada simulasi ini perhitungan downlink yang dipakai.
e.Jari Jari Sel
Dalam perencanaan sel, penentuan jenis/tipe sel yang akan dirancang terlebih dulu harus ditentukan dengan memperhatikan tipe daerah lokasi layanan. Berdasarkan jari-jari sel terdapat tiga jenis sel yaitu sel besar, sel kecil, dan mikrosel.
Sel Besar
Pada sel besar, antena BS dapat dikonfigurasi untuk mencapai ketinggian yang optimal. Jarak sel minimal dalam perencanaan menggunakan perhitungan sel besar ini adalah 1 km dan biasanya digunakan untuk jari-jari sel di atas 3 km. Model perambatan gelombang dan rugi-rugi lintasan yang dipakai dalam sel ini adalah model Hatta untuk GSM 900 dan model COST 231-Hatta untuk DCS 1800.
Sel ini biasanya diaplikasikan untuk daerah rural dan sub urban karena akan menghasilkan jari-jari sel yang besar. Namun demikian, implementasi sel ini juga dilakukan untuk daerah Urban dengan tujuan meningkatkan kapasitas trafik dengan menopang sel- sel kecil (cell splitting).
Sel Kecil
Daerah cakupan untuk perhitungan jari-jari dengan metode sel kecil ini akurat untuk rentang 0,2 km sampai 5 km, biasanya sekitar 3 km. Karakteristik lain pada sel ini yaitu ketinggian antena yang berkisar 4 m – 50 m. Model perambatan dan rugi-rugi lintasan yang dipakai dalam sel kecil adalah model COST 231-Walfish-Ikegami baik untuk GSM 900 maupun DCS 1800.
Perencanaan sel kecil biasanya digunakan untuk perencanaan sel dengan trafik seperti dalam kota, oleh sebab itu ada beberapa parameter tentang keadaan daerah seperti lebar jalan, tinggi gedung, sudut orientasi, dan jarak antar gedung yang merupakan ciri-ciri perkotaan atau daerah urban.
Mikrosel
Perencanaan menggunakan metode sel kecil juga dapat digunakan untuk perencanaan mikrosel, namun mikrosel yang dimaksud di sini adalah ketika antara MS dan BTS tidak terdapat suatu penghalang apapun. Model perambatan dan rugi-rugi lintasan yang dipakai untuk perencanaan mikrosel ini adalah suatu model yang diambil dari keadaan di jalan Canyon dan biasa digunakan untuk perencanaan mikrosel jangkauan 200 – 300 m.

C.Kapasitas dan Caverage Sistem Seluler.
Kapasitas Sistem GSM.
Menentukan jumlah sel minimum.
Dalam perencanaan di lapangan, jumlah sel yang dibangun direncanakan untuk dapat melayanai user sampai batas tertentu. Dalam hal ini, perencanaan sel untuk semakin kecil sel akan memberikan kapasitas user yang semakin besar.
Pertama kali dalam perencanaan diperlukan data trafik total yang harus dapat ditampung oleh sistem. Data trafik total itu biasa berasal dari data statistik yang memrediksikan trafik total yang harus dilayani sistem sampai beberapa tahun kemudian.
Jumlah trafik total adalah jumlah pelanggan potensial sampai tahun tertentu dikali rata-rata trafik tiap pelanggan pada jam sibuk. Secara tipikal biasa digunakan dalam rata-rata trafik per pelanggan pada jam sibuk adalah 30 mErlang sampai 40 mErlang.
Kapasitas user yang bisa dilayani untuk sistem komunikasi seluler tertentu dinyataan oleh rumus :
N = BWyang dilokasikan x Jumlah User Simultan / kanal RF
BW 1 kanal RF K

Kapasitas Sistem CDMA.
Jika diasumsikan bahwa sebuah sel mempunyai N user yang konstan, maka sinyal yang diterima oleh base station pada sel tersebut terdiri dari sinyal user yang diinginkan ditambah (N-1) sinyal dari user penginterferensi. Dengan asumsi kontrol daya bekerja sempurna, maka sinyal terima untuk semua kanal adalah sama, yaitu sebesar S. Sehingga persamaan energy per bit (Eb) dan rapat spektrum daya penginterfernsi (Io) dapat dinyatakan sebagai berikut :
Eb =

Sedangkan persamaan energy bit to interference (Eb/Io) adalah :

Dari persamaan di atas diperoleh bahwa kapasitas sel atau jmlah kanal yang dapat diakomodasi oleh satu frekuensi pembawa dengan bandwidth (W) adalah :

Jika N diasumsikan sangat besar maka persamaan di atas dapat disederhanakan menjadi :

Jika interferensi dari sel lain, gain aktifitas suara, dan gain sektorisasi antena juga diperhitungkan, maka persamaannya menjadi :

Dimana :
W = lebar pita frekuensi spektral tersebar (Hz) = 1,2288 MHz
R = data rate sinyal informasi (kbps) = 9,6 kbps
Eb/Io = rasio energi per bit terhadap rapat daya penginterfernsi (dB)
? = gain aktifitas suara ( ? 2,67 untuk suara dan ? 1 untuk data)
? = gain sektorisasi antena ( ? 2,4 untuk antena trisektoral)
f = faktor interferensi dari sel lain ( ? 0,6)

Kapasitas Sistem CDMA2000 1x.
Kapasitas didefinisikan sebagai jumlah user yang bisa ditampung oleh sebuah cell site dengan harga QoS/GOS yang memadai. Kapasitas dalam sistem CDMA2000 1x akan sangat tergantung pada interferensi dalam sistem itu sendiri. Penambahan jumlah user dalam sistem juga akan menambah level interferensi dalam sistem. Setiap penambahan kapasitas atau bertambahnya interferensi akan menurunkan kualitas sinyal suara dalam batas tertentu. Sehingga bila kapasitas ditingkatkan maka akan berpengaruh pada kualitas sinyal suara, jadi perlu diatur agar kualitas tetap tinggi tanpa banyak mengurangi kapasitas. Dengan demikian terdapat trade off antara kualitas dan kapasitas yang diakses. Fenomena ini disebut dengan soft capacity. Soft capacity merupakan hal yang menguntungkan terutama untuk menghindari dropp call pada saat terjadi handoff.
Sistem CDMA menggunakan Universal Frequency Reuse, artinya bandwidth di share untuk semua sel sedangkan transmisinya akan dibedakan dengan suatu spreading sequence yang unik, dan dalam perencanaannya harus dipikirkan pula mengenai Multiple Access Inteference (MAI) yang berasal dari user dari sel-sel didekatnya. Teknik mengurangi multiple access interference dijabarkan sebagai gain kapasitas.
Beberapa parameter yang mempengaruhi kapasitas adalah sebagai berikut :
Voice Activity
Sejak sistem CDMA menggunakan speech coding, maka MAI dapat dikurangi dengan deteksi voice activity sepanjang variable speech transmission. Teknik ini akan mengurangi rate dari speech coder saat periode silent/diam yang dideteksi dalam speech waveform. Voice activity juga menjadi keuntungan bagi sistem multiple access lainnya.
Normalnya, jika kita sedang melakukan percakapan di telepon, maka dalam suatu saat hanya ada satu orang saja yang berbicara. Fenomena ini dapat dimonitor pada sistem seluler. Oleh karena itu pada saat periode diam, power dapat dikurangi. Sehingga daya dapat dihemat dan pengaruh terhadap interferensi juga sedikit. Dengan begitu kapasitas sistem bisa dimaksimalkan.
Berdasarkan pengamatan di lapangan, ternyata vioce activity sekitar 3/8 atau 25% saja dari percakapan yang dilakukan. Secara teori, voice activity dapat dimasukkan dalam persamaan Eb/No, yaitu sebagai berikut :

Dengan estimasi voice activity 3/8, maka akan dapat menaikkan kapasitas sebesar 8/3 kalinya.

D.Peramalan Kebutuhan
Prediksi pertambahan jumlah pelanggan hingga beberapa tahun kedepan merupakan faktor yang sangat penting dalam perencanaan jaringan karena menentukan kebijaksanaan dan strategi dalam pengembangan sistem untuk mengantisipasi pertumbuhan pelanggan agar kelak semua target pelanggan dapat terlayani.
Ada beberapa metode untuk melakukan prediksi pelanggan, diantaranya :
1. Metode Deret Berkala (Time Series)
2. Metode Eksponensial Smoothing
3. Metode Regresi
4. Metode Iteratif

a). Metode Deret Berkala (Time Series)
Metode ini merupakan metode dengan melakukan pendekatan secara makro. Tujuan dari metode ini adalah menemukan pola dalam deret data yang lalu dan mengekstrapolasikan data tersebut ke masa depan. Langkah penting dalam memilih suatu metode pada Time Series adalah harus mempertimbangkan jenis pola yang akan diramalkan. Ada beberapa macam jenis pola, salah satunya adalah Pola Trend yang paling cocok untuk peramalan jumlah kebutuhan telepon. Untuk prediksi pelanggan dengan Deret Berkala Pola Trend akan dibatasi metode yang digunakan sampai tiga macam saja, yaitu metode Trend Linier, Trend Kuadratik, dan Trend Eksponensial.

b). Prediksi pelanggan dengan Metode Trend Linier
Bentuk umum persamaan linier :
Y’ = a + b.X
Dimana: Y’ = variabel tak bebas hasil ramalan (kepadatan pelanggan)
X = variabel bebas berupa periode waktu
a & b = konstanta (dihitung dari data sample deret berkala)
Bila jumlah pengamatan sebanyak n, maka dari persamaan di atas diperoleh :
? Y = n.a + b. ? X
? XY = a ? X + b ? X2
Keterangan : X = unit periode waktu pengamatan (mulai 0,1,2,3 dan seterusnya)
Y = data kepadatan pelanggan sebenarnya (per 100 penduduk)
Dengan cara eliminasi kedua persamaan tersebut di atas, maka diperoleh konstanta a & b sehingga Y’ (variabel tak bebas hasil ramalan berupa kepadatan pelanggan) dapat diperoleh.

c). Prediksi pelanggan dengan Metode Trend Kuadratik (Parabola)
Metode Trend Kuadratik biasanya sebagai persamaan parabola. Bentuk umum persamaan ini adalah :
Y’ = a + b.X + c.X2
Dimana : Y’ = variabel tak bebas hasil ramalan (kepadatan pelanggan)
X = variabel bebas berupa periode waktu
a, b, dan c = konstanta (dihitung dari data sample deret berkala)
Cara menghitung konstanta a, b, dan c memakai persamaan normal :
? Y = an + b?X + c?X2
?XY = a?X + b?X2 + c?X3
?X2Y = a?X2 + b?X3 + c?X4

Keterangan : 1. X = unit periode waktu pengamatan
Untuk n = ganjil (misal n = 3) maka : X1 = -1 ; X2 = 0 ; X3 = 1
Untuk n = genap (misal n = 2) maka : X1 = -1 ; X2 = 1
2. Y = data kepadatan pelanggan sebenarnya (per 100 penduduk)
Dengan cara mengeliminasi ketiga persamaan tersebut diatas, maka diperoleh konstanta a, b, dan c sehingga Y’ (variabel tak bebas hasil ramalan berupa kepadatan pelanggan) dapat diperoleh.

d). Prediksi pelanggan dengan Metode Trend Eksponensial
Bentuk persamaan metode Trend Eksponensial :
Y’ = a.bX
Dimana : Y’ = variabel tak bebas hasil ramalan (kepadatan pelanggan)
X = variabel bebas berupa periode waktu
a, b, dan c = konstanta (dihitung dari data sample deret berkala)
Bentuk persamaan metode Trend Eksponensial tersebut dapat diubah menjadi bentuk persamaan linier sebagai berikut :
Y’ = a.bX........ Log Y’ = log a.bX
Log Y’ = log a + log bX
Log Y’ = log a + X (log b)

Bila log Y’ = Yo ; log a = ao dan log b = bo, maka persamaan Trend Eksponensial tersebut menjadi :
Yo’ = ao + bo.X
Sehingga :

Konstanta-konstanta ao dan bo dapat dicari dengan cara eliminasi kedua persamaan di bawah ini :
? Y0 = a0.n + b0 ?X
?XY0 = a0 ?X + b0 ?X2
Y0 = log Y

Keterangan : 1. X = unit periode waktu pengamatan
Untuk n = ganjil (misal n = 3) maka : X1 = -1 ; X2 = 0 ; X3 = 1
Untuk n = genap (misal n = 2) maka : X1 = -1 ; X2 = 1
2. Y = data kepadatan pelanggan sebenarnya (per 100 penduduk)

E.Langkah-langkah dalam prediksi pelanggan
Tahapan dalam prediksi pertambahan jumlah pelanggan adalah sebagai berikut :
1). Dari data jumlah penduduk dari tahun ke tahun serta jumlah pelanggan yang ada dari tahun ke tahun dapat ditentukan kepadatan pelanggan sebenarnya (per 100 penduduk) untuk daerah yang direncanakan. Persamaan yang digunakan :
Kepadatan pelanggan tahun ke-n =
Kepadatan pelanggan yang diperoleh dari persamaan diatas digunakan sebagai variabel Y yang digunakan sebagai acuan dalam perhitungan untuk metode Trend Linier, Kuadratik maupun Eksponensial untuk mencari variabel Y’ (variabel tak bebas hasil ramalan).

2). Ketiga metode tersebut dicoba satu per satu untuk dibuktikan metode mana yang paling sesuai untuk dipakai dalam prediksi pelanggan., dimana dipilih yang mempunyai selisih jumlah sekecil mungkin antara kepadatan pelanggan sebenarnya dengan kepadatan hasil perhitungan.

3). Setelah metode ditetapkan, maka dapat digunakan persamaannya dalam menentukan kepadatan pelanggan untuk prediksi hingga tahun ke-n sesuai kebutuhan perencanaan yang akan diterapkan sampai berapa tahun.

4). Prediksi pertambahan jumlah penduduk hingga tahun ke-n dihitung secara terpisah. Persamaannya adalah sebagai berikut :
Pn = Po ( 1 + h )n
Keterangan : Pn = prediksi jumlah penduduk hingga tahun ke-n
Po = jumlah penduduk tahun ke-0 (tahun yang dijadikan sebagai acuan)
h = laju pertumbuhan penduduk rata-rata per tahun

5). Sehingga prediksi pertambahan jumlah pelanggan hingga tahun ke-n dapat diperoleh. Persamaannya adalah sebagai berikut :
Prediksi pelanggan tahun ke-n =
Jumlah pelanggan hasil prediksi yang diperoleh akan dibagi luas wilayah dari daerah layanan untuk memperoleh jumlah pelanggan per kilometer persegi.

F.Kualitas Sistem Cellular
Kualitas sistem celluler di tunjukan oleh parameter BER (Bit Error Rate), availabilitas cakupan, dan juga oleh probabilitas blocking.
Desain pertama jaringa seluler adalah berdasarkan atas trafik yang ingin dicapai, dalam hal ini mengacu pada probabilitas blocking. Untuk parameter kualitas berikutnya, BER akan berkorelasi dengan threshold, dan availabilitas berkorelasi dengan margin fading yang diberikan.
Pemilihan perangkat RF juga menempati posisi penting dalam hal memperbaiki kinerja sistem dengan jalan memperkecil noise figure perangkat RF.

a.Threshold
Pertama kali dalam perhitungan radio link design, parameter yang harus dipenuhi adalah Daya Terima Minimum yang akan memberikan parameter kualitas BER tertentu untuk layanan yang diberikan, misalnya :
Untuk komunikasi suara diperlukan BER = 10-2 atau 10-3
Untuk komunikasi data diperlukan BER = 10-5
b.Margin Fading
Untuk masalah fading, perlu diberikan Fading Margin (M) yang berasal dari distribusi statistik fading yang bertujuan untuk mengurangi Outage Probablity.
Untuk kasus dimana holding time relatif lebih panjang terhadap durasi fading, semisal pada komunikasi suara, maka fading yang berpengaruh adalah Large Scale Fading yang terdistribusi secara lognormal. Large Scale Fading ini juga disebut Shadowing.
Pada kasus dimana holding time relatif pendek terhadap durasi fading, semisal pada komunikasi data, fading yang berpengaruh adalah Large Scale Fadingyang terdistribusi secara lognormal, serta Small Scale Fading yang terdistribusi secara rayleigh (kasus makrosel) ataupn terdistribusi Rician (kasus mikrosel).
Margin fading pada sistem seluler CDMA/IS-95 diperlukan untuk kompensasi efek fading lambat yang terdistribusi lognormal. Dalam desain diasumsikan sistem CDMA/IS-95 dapat menekan efek multipath dengan baik, sesuai kelebihannya. Pada kasus di perbatasn sel, soft handoff mempunyai gain yang dapat mengurangi margin fading yang diperlukan, tipikalnya gain soft handoff ini adalah sekitar 4dB.
Sehingga untuk CDMA di perbatasan sel, margin fading untuk ketersediaan tertentu adalah :
Margin fading (MF) = MF lognormal - GSHO
Dimana :
MF=tambahan daya pancar total yang diperlukan (dB)
GSHO=adalah gain karen penggunaan soft handoff (dB)
MF lognormal=tambahan daya pancar untuk mengatasi fading lambat lognormal (dB)

c.Noise figure
Perhatian masalah noise figure ditujukan untuk memilih berbagai perangkat RF yang tepat untuk mendapatkan nilai noise figure yang terkecil.

G.Analisis LINK BUDGET