PERENCANAAN SYNTHESIZER FREQUENCY HOPPING (SFH)

Ketika kebutuhan akan alat komunikasi yang tidak dibatasi tempat mulai dibutuhkan hingga saat ini, pada saat itulah para insinyur telekomunikasi membuat standardisasi yang kemudian kita kenal dengan nama Global System for Mobile Communications (GSM). Sistem komunikasi bergerak dari Eropa ini juga digunakan di Asia dan Afrika. Tentunya kita mengetahui bahwa pertumbuhan pelanggan menjadi sangat pesat dan hal ini memicu munculnya operator–operator baru.
Banyaknya operator-operator tersebut akan menimbulkan persaingan pasar sehingga berkaitan erat dengan kapasitas jaringan dan kualitas pelayanan. Kedua unsur tersebut sangat bergantung pada penggunaan spektrum radio yang digunakan secara efisien. Penggunaan spektrum radio itu memakai teknik transmisi yang dikenal dalam sistem GSM yaitu Frequency Division Multiple Access (FDMA) dan Time Division Multiple Access (TDMA). Bandwidth yang tersedia dipisahkan ke dalam frekuensi (FDMA), sedangkan waktu (time horizon) dibagi ke dalam 8 time slot. Tiap-tiap time slot digunakan untuk memegang panggilan atau call dari satu pelanggan (TDMA). Bandwith yang tersedia terbatas untuk tiap operator jaringan. Hal inilah yang memungkinkan sejumlah pelanggan bergerak akan menggunakan frekuensi yang sama atau frekuensi yang berdekatan sehingga menghasilkan co-channel interference dan adjacent channel interference. Level interferensi tersebut tergantung pada konfigurasi jaringan, jumlah transceiver, lokasi, transmission power dan konfigurasi antena. Hal-hal tersebut juga bergantung pada posisi dari mobile user dalam jaringan.
Agar penggunaan spektrum radio dapat menjadi efisien, maka ada metode pengalokasian frekuensi pada transceiver sehingga dapat meminimalkan interferensi. Akan tetapi, metode itu kurang efektif karena terbatas ketika teraplikasi pada jaringan yang penuh yang disebabkan alokasi frekuensi yang disediakan bersifat statis. Ketika dua mobile subscriber secara serempak dialokasikan interferensi frekuensinya, sisa interferensi selama komunikasi dari kedua mobile subscriber tersebut tetap aktif, selama frekuensi-frekuensi dimana terdapat adanya jaringan telekomunikasi tidak berubah. Oleh karena itu, frekuensi yang ada jangan dibuat tetap atau statis tetapi bergerak terus secara berkelanjutan baik itu di base station dalam satu sel maupun antar sel-sel lainnya, teknik ini dikenal sebagai frequency hopping. Frequency hopping adalah fitur dalam GSM yang dimaksudkan untuk menyelesaikan masalah tersebut melalui frequence diversity dan interference diversity. Kedua usaha tersebut dapat memperbaiki signal to noise ratio (SNR) dalam link sehingga berlanjut ke dalam peningkatan kualitas voice dan pencegahan call drop pada GSM
Tersedianya spektrum frekuensi adalah sumber yang terbatas dalam sistem telekomunikasi. Pada jaringan GSM, frekuensi re-use telah menjadi alat dasar untuk mengoptimasikan pengaturan spektrum. Namun metode itu terkadang tidak cukup begitu saja untuk jaringan yang penuh (congested). Metode frekuensi re-use mempunyai alokasi frekuensi yang bersifat statis atau tetap sehingga masih terdapatnya sisa interferensi antar pengguna. Bila tidak dirancang dengan baik dapat menimbulkan interferensi yang merupakan masalah utama dalam sistem seluler. Interferensi yang terjadi dalam hal ini yaitu penggunaan frekuensi yang sama disebut interferensi co-channel. Frequency hopping merupakan metode yang dapat memperluas ketersediaan kapasitas jaringan bergerak, atau untuk memperbaiki kualitas pelayanan melalui interference diversity dan frequence diversity.

Sistem Global System for Mobile communication (GSM)
Sejak 1980, sistem telepon seluler analog tumbuh sangat cepat di Eropa tidak hanya di Skandinavia dan Inggris tetapi juga di Prancis dan Jerman. Tiap negara mengembangkan sistemnya masing-masing sehingga tidak kompatibel satu sama lain baik pada perangkat maupun sistemnya. Situasi itu tidak menguntungkan karena tidak hanya perangkat yang beroperasi terbatas tetapi juga menjadikan pasar dari perangkat tersebut menjadi sangat terbatas.
Pada tahun 1982, Conferensi Europeenne des Postes et Telecominications (CEPT) membentuk kelompok studi yang dinamakan Groupe Spécial Mobile (GSM) untuk mempelajari dan mengembangkan sistem komunikasi publik di Eropa. Sistem tersebut harus memenuhi kriteria :
- Memiliki kualitas suara yang baik.
- Biaya pelayanan dan perangkat murah.
- Mendukung untuk roaming internasional.
- Mampu untuk mendukung terminal bergerak.
- Mendukung untuk dilakukannya pengembangan pelayanan dan fasilitas.
- Efisien dalam pemakaian spektrum frekuensi.
- Kompatibel dengan ISDN.
Sistem GSM menggunakan prinsip penggunaan kembali frekuensi (frekuensi reuse), hal ini dapat membuat efisien pemakaian spektrum frekuensi. Pada tahun 1989, pertanggung jawaban GSM diberikan kepada European Telecomunication Standard Institute ( ETSI ), dan pada tahun 1990 fase 1 dari GSM dipublikasikan. Layanan komersial dimulai pada pertengahan 1991, dan pada tahun 1993 terdapat 36 jaringan GSM di 22 negara. Meskipun distandarisasi di Eropa, GSM tidak hanya digunakan di Eropa. Lebih dari 200 jaringan GSM (termasuk DCS1800 dan PCS1900) dioperasikan di 110 negara di seluruh dunia.

SISTEM JARINGAN GSM
Jaringan GSM terbagi menjadi 3 sistem utama. Tiap sistem terdiri dari sejumlah unit fungsional dari jaringan komunikasi bergerak. Tiga sistem tersebut adalah :
1. Switching system (SS)
2. Base station system (BSS)
3. Operation Support System (OSS)

AUC : Authentication Center
BSC : Base Station Controller
BTS : Base Transceiver Station
EIR : Equipment Identity Register
MS : Mobile Station
HLR : Home Location Register
MSC : Mobile Service Switching Center
OSS : Operation Support System
VLR : Visitor Location Register
MXE : Message Centre
MSN : Mobile Service Node
GIWU : GSM Interworking Unit
TCSM : Trancoder and Submultiplexer

Switching System
Switching Sistem bertanggung jawab terhadap kinerja proses panggilan dan fungsi subscriber yang berhubungan. Itu termasuk unit-unit fungsional sebagai berikut :

1. Mobile Switching Center (MSC)
MSC berperan sebagai switching node dari PSTN dan ISDN, dan menyediakan semua fungsi yang dibutuhkan untuk melayani pelanggan seperti registrasi, authentication, locating updating, handovers, dan call routing subscriber. MSC menyediakan koneksi ke Public Fixed Network (PSTN atau ISDN). Pada MSC terdapat Home Location Register (HLR) dan Visitor Location Register (VLR) yang berfungsi menyediakan call routing dan kemampuan roaming dari GSM.

2. Home Location Register (HLR)
HLR adalah jaringan database tersentral yang menyimpan dan mengatur semua mobile subscription yang dimiliki operator tertentu. HLR bekerja sebagai penyimpanan permanent untuk informasi subscription seseorang sampai subscription itu dicancel. Informasi yang disimpan meliputi :
- Subscriber identity.
- Subscriber supplementary services.
- Subscriber location information.
- Subscriber authentication information.
HLR dapat diimplementasikan pada jaringan node yang sama sebagai MSC atau sebagai database yang berdiri sendiri. Jika kapasitas HLR penuh, maka HLRs dapat ditambahkan.

3. Visitor Location Register (VLR)
VLR mengandung informasi tentang semua mobile subscriber yang terletak dalam service area MSC. Oleh karena itu ada satu VLR untuk setiap MSC dalam jaringan. VLR menyimpan sementara informasi subscription sehingga MSC dapat melayani semua pengguna. Ketika berpindah kedalam service area MSC, VLR menghubungkan informasi permintaan ke MSC tentang pengguna dari HLR si pengguna. HLR mengirim copyan informasi ke VLR dan memperbaharui/mengupdate lokasi informasinya sendiri. Ketika pengguna melakukan panggilan,VLR sudah mempunyai informasi yang diminta untuk call-setup.

4. Authentication Center (AUC)
AUC berfungsi untuk mengautentifikasi pengguna-pengguna menggunakan sebuah jaringan. Dalam hal ini AUC digunakan untuk melindungi operator-operator jaringan dari pencurian. AUC adalah database yang terhubung ke HLR yang menyediakan parameter-parameter authentication dan ciphering keys untuk menjamin keamanan jaringan.

5. Equipment Identity Register (EIR)
EIR adalah database yang mengandung informasi resmi dari handset (handphone) di jaringan. EIR membantu untuk menghalangi panggilan dari pencurian, tidak adanya perizinan, atau defective MSs.

Base Station System

Base Station System terdiri dari unit-unit:
1. Base Transceiver Station ( BTS )
2. Base Station Controller ( BSC )

Fungsi utama BSS adalah melakukan koneksi antara MS dan NSS melalui media radio interface. BSS juga mengendalikan sistem interface radio seluler dan link transmisi antara elemen-elemen di sub sistem BSS. Komponen-komponen yang berlainan supplier dapat saling berkomunikasi melalui bus interface.

1. Base Transceiver Station (BTS)
Pada base transceiver terdapat radio transceiver yang menentukan cell dan menangani radion link protocol dengan mobile station. Pada urban area yang luas sangat mungkin terdapat banyak BTS. Persyaratan BTS adalah reliability, minimum cost dan kuat. BTS berfungsi untuk:

a. Timing Broadcast Control Channel (BCCH) dan Common Control Channel (CCCH).
b. Meneruskan data measurement MS dan BTS ke BSC.
c. Mengawasi sinkronisasi antara MS dan BTS.
d. Mendeteksi Random Access Channel (RACH) dari MS.
e. Mengendalikan Rate Adaption.
f. Mengendalikan channel coding dan decoding pada sisi radio.
g. Mengendalikan interleaving dan deinterleaving pada sisi radio.
h. Mengendalikan encryption dan decryption pada sisi radio.
i. Melakukan kinerja frequency hopping.
j. Mengendalikan modulasi Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK) pada sisi radio.
k. Mengendalikan Transmitter (Tx) RF seperti signal combining.
l. Mengendalikan Receiving (Rx) RF seperti signal filtering,amplying, dan multi coupling.
m. Merupakan Interface BSC atau MS.

2. Base Station Controller (BSC)
BSC menangani radio resource untuk satu atau lebih BTS. BSC menangani radio channel set up, frequency hopping, dan hand overs. BSC menghubungkan mobile phone dengan Mobile Service Switching Center (MSC) dan mengkonversikan 13 Kbps standar channel yang biasa digunakan pada Public Switched Telephone Network (PSTN) atau ISDN.

Operation Support System (OSS)
OSS digunakan untuk memantau dan memonitor jaringan GSM seperti alarm yang ada, performansi statistic, konfigurasi jaringan. Hal ini bertujuan untuk mempercepat proses optimalisasi dan penanggulangan gangguan.

Transcoder and Submultiplexer (TCSM)
TCSM mempunyai fungsi umum sebagai berikut:
a. Merupakan bagian (pre-processor) dari BSC.
b. Normalnya ditempatkan berdekatan (co-located) dengan MSC.
c. Digunakan untuk converting bitrate dari 64 Kbps menjadi 16 Kbps atau sebaliknya.
d. Mendeteksi Speech Activity
e. Merupakan interface dari BSC dengan MSC.

Mobile Station
Mobile Station (MS) terdiri dari perangkat bergerak (terminal) dan sebuah smart card yang disebut Subscriber Identity Module (SIM). SIM menyediakan personal mobility sehingga pemakai tidak terikat dengan penggunaan satu terminal saja. Dengan memasukkan SIM ke dalam terminal GSM (Handphone), pemakai dapat menerima panggilan, melakukan panggilan, dan memperoleh layanan yang lain seperti SMS, MMS serta GPRS.
Setiap terminal GSM memiliki sebuah kode unik dari International Mobile Equipment Identity (IMEI). SIM mengandung International Mobile Subscriber Identity (IMSI) yang berguna untuk mengidentifikasi pengguna kepada sistem, kunci rahasia untuk autentifikasi, dan informasi yang lain.

Interface di Jaringan Sistem GSM
Untuk menjamin keaslian data dan sinyal informasi sampai ke tujuan secara benar, diperlukan antarmuka untuk menjamin komunikasi antar bagian dalam GSM dan juga dengan sistem di luar GSM. Interface yang ada pada system GSM antara lain :
a. Um Interface
Terletak antara MS dengan BTS dan disebut juga dengan radio interface.
b. A-bis Interface
Terletak antara BTS dengan BSC. Digunakan untuk pengontrolan radio dan alokasi frekuensi radio pada BTS.
c. A Interface
Terletak antara BSC dengan MSC. Digunakan untuk membawa informasi mengenai manajemen BSS, penanganan panggilan, dan manajemen mobilitas.
d. B Interface
Terletak antara MSC dengan VLR. Digunakan untuk mengakses database pelanggan yang sedang roaming di daerahnya jika data ini diperlukan MSC.
e. C Interface
Terletak antara MSC dengan HLR. Digunakan untuk mencari informasi routing selama pembangunan dan penyambungan hubungan.
f. D Interface
Terletak antara VLR dengan HLR. Digunakan untuk mentransfer data pelanggan mobile dari database asal ke database VLR.
g. E Interface
Terletak antara MSC dengan MSC lainnya.
h. F Interface
Terletak antara MSC dengan EIR. Digunakan untuk memeriksa status MS.
i. G Interface
Terletak antara HLR dengan AUC. Digunakan untuk memeriksa database agar diperoleh parameter otentifikasi pelanggan mobile.

Spektrum Frekuensi
International Telecommunication Union (ITU) yang mengelola alokasi spektrum radio internasional mengalokasikan frekuensi GSM900 yaitu, 890 – 915 MHz untuk frekuensi uplink (mobile station ke base station) dan frekuensi 935 – 960 MHz untuk frekuensi downlink (base station ke mobile station) untuk jaringan bergerak di Eropa.
Daerah frekuensi GSM ini mempunyai 124 Absolute Radio Frequency Channel (ARFCN) dengan lebar bandwidth per kanalnya sebesar 200 kHz dan mempunyai 8 TDMA timeslot.

GSM Logical Channel
Digunakan untuk keperluan komunikasi tertentu yang berupa time slot fisik TDMA dan dibagi menjadi dua bagian, yaitu Logical Traffic Channel (TCH) yang membawa informasi speech data (percakapan), dan Control Channel (CCH) yang membawa signalling data (data pensinyalan bagi mobile unit maupun BTS).

A. Traffic Channel (TCH)
Merupakan kombinasi dari sinyal suara dan data yang terdapat dalam sebuah kanal komunikasi. Setiap percakapan yang akan terjadi pada saat mobile melakukan call set-up, akan ditempatkan pada time slot TCH. Ada 3 macam TCH, yaitu :
1. TCH/F (Full rate TCH), menduduki 1 time slot fisik TDMA dan memungkinkan untuk mentransfer hingga 13 Kbit/s data pelanggan.
2. TCH/H (Half rate TCH), memungkinkan untuk mentransfer ½ kecepatan kanal dengan 6,5 bit/s data pelanggan.
3. TCH/8 (Eight rate TCH), menyediakan rate transmisi data terbatas. Hanya digunakan pada SDCCH sebagai exchange dari call set-up atau short message service.

B. Control Channel (CCH)
Bertujuan menyampaikan data-data yang diperlukan oleh jaringan dan radio, serta bermaksud untuk memastikan semua trafik yang masuk dapat diatasi dengan baik menurut tugasnya masing-masing. CCH terbagi atas 3 kelas :
1. Broadcast Channel (BCH) :
- Broadcast Control Channel (BCCH), menyediakan sistem informasi bagi mobile station seperti identitas daerah lokasi dan lokasi kanal. BCCH terjadi pada saat downlink.
- Frequency Correction Channel (FCCH), digunakan untuk mengkoreksi frekuensi dari mobile station. Terjadi pada saat downlink.
- Syncronization Channel (SCH), membawa informasi mengenai nomor frame TDMA dan Base Station Identity Code (BSIC) dari BTS. Terjadi pada saat downlink.
2. Common Control Channels (CCCH) :
- Paging Channel (PCH), untuk memberi kabar kepada mobile station dan terjadi hanya saat downlink.
- Random Access Channel (RACH), digunakan oleh mobile station untuk meminta lokasi dari SDCCH sebagai respon dari pagging atau pemberitahuan identitas dari mobile station. Terjadi hanya pada saat downlink.
3. Dedicated Control Channel (DCCH) :
- Stand Alone Dedicated Control Channel (SDCCH), untuk sistem pensinyalan baik itu pada saat call set-up ataupun pemberitahuan pada arah uplink dan downlink.
- Slow Associated Control Channel (SACCH), merupakan kanal kontrol yang bekerja sama dengan TCH atau SDCCH serta terjadi saat uplink dan downlink. Pada kanal ini juga dapat mengirimkan measurement reports dari MS ke BTS.
- Fast Associated Control Channel (FACCH), selama proses panggilan berlangsung, maka akan terjadi proses pensinyalan yang sangat berat dimana MS berpindah-pindah dari satu sel ke sel yang lain. Pada saat itulah FACCH berperan sehingga proses handover dapat berlangsung dengan sempurna. Terjadi saat uplink dan downlink.


3. Teknik Frequency Hopping
Frequency hopping adalah teknik dimana frekuensi yang digunakan oleh sepasang base station dan mobile station diubah pada interval waktu yang teratur. Setiap burst termasuk physical channel akan ditransmisikan pada frekuensi carrier yang berbeda dalam tiap frame TDMA. Dan tiap frame TDMA akan ditransmisikan pada frekuensi yang berbeda. Hopping rate sama dengan frame rate, yaitu 217 frame/s. Gambar di bawah adalah ilustrasi frequency hopping bekerja dalam suatu Base Station dengan 4 buah ARFCN. Disini Base Station dapat menggunakan 4 frekuensi yang berbeda.

ARFCN
TS = 2
45 0 1 2
3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7




34
0 1 2
3 4 5 6 7


27 0 1 2 3 4 5 6 7

18 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7

t
Gambar 3.1 Frequency hopping dalam suatu BS dengan 4 buah ARFCN

Namun ada Logical channel yang tidak dihopkan yaitu Broadcast dan Common Control Channel (yaitu BCCH, FCH, SCH, PCH, AGCH). Dalam sistem GSM, antara transceiver (TRX) dengan mobile unit dapat memancarkan dan menerima frekuensi pada frekuensi yang berbeda-beda. Sebuah base station mengandung satu atau lebih sel dan setiap sel mengandung satu atau lebih transceiver. Time slot pertama pada TRX pertama dari sebuah sel, digunakan sebagai Broadcast Control Channel (BCCH). Sisa time slot lainnya pada TRX pertama dan time slot pada TRX lainnya digunakan sebagai Traffic Channel (TCH).
Di dalam sebuah sel juga dialokasikan suatu set frekuensi yang disebut Mobile Allocation (MA). MA mengandung jumlah frekuensi yang sama dengan jumlah TRX. Tiap TRX menggunakan hanya satu frekuensi untuk downlinknya (transmisi ke mobile unit). Frekuensi hopping digunakan untuk melunakkan fading dan interference melalui pendekatan interference diversity dan frequency diversity. Algoritma hopping ada dua macam yaitu random dan siklis. Frekuensi hopping untuk uplink sama dengan frekuensi hopping downlink (ditambah 45 MHz).

Efek Frekuensi Hopping Dalam Interferensi
Dalam non frekuensi hopping sistem GSM, sebuah mobile station (MS) akan mengalami interferensi dari MS-MS yang sama dalam sel-sel co-channel untuk durasi sebuah panggilan. Level interferensi akan menjadi tinggi jika semua MS disituasikan pada ujung sel mereka masing-masing, dan akan menjadi rendah jika MS disituasikan dekat dengan BTS mereka. Ini berarti dalam situasi dimana sebuah MS mengalami level interferensi yang tinggi, MS tetap akan terus mengalami interferensi secara kontinu untuk durasi sebuah panggilan.
Dalam sistem frekuensi hopping, pola hopping (yaitu urutan transmisi frekuensi) berbeda di sel co-channel dan MS akan mengalami interferensi dari MS yang lain tetapi berbeda pada tiap burst. Secara efektif ini akan merandomkan interferensi dan tiap MS akan mengalami level interferensi yang sama rata. Situasi ini lebih baik daripada kasus non frekuensi hopping dimana sangat memungkinkan bagi beberapa MS mengalami level interferensi yang sangat tinggi sedangkan MS yang lain levelnya sangat rendah.

Efek Frekuensi Hopping Dalam Multipath Fading
Propagasi kanal radio bergerak memberi variasi amplitudo yang besar ke dalam sinyal diterima sebagai sejumlah propagation path yang berbeda, yaitu sebagai hasil penjumlahan pada antena penerima. Posisi sinyal redam sangat bergantung pada lingkungan, contoh posisi gedung-gedung, kendaraaan, dan pengoperasian frekuensi. Pada kecepatan bergerak yang tinggi, rate dari sinyal fading menjadi tinggi dan lebarnya akan menjadi rendah. Hasil burst error akan diperbaiki oleh interleaving dan channel coding. Pada kecepatan yang lebih rendah, MS akan menghabiskan periode waktu lebih lama dalam sinyal fading dan keefektifan interleaving maupun channel coding menjadi berkurang.
Frekuensi hopping dapat digunakan untuk menjamin bahwa sebuah MS tidak menghabiskan periode waktu yang lama dalam sinyal fading. Dengan jaminan itu, frekuensi berubah antara dua frekuensi hop berturut-turut di luar bandwidth koheren dari sebuah channel MS mungkin tidak melompat langsung dari satu fade ke dalam fade lainnya. Maka frekuensi hopping digunakan untuk melunakkan efek fast fading pada kecepatan MS yang rendah.

Frekuensi Diversity
Frekuensi hopping merata-ratakan efek sinyal fading dengan beberapa frekuensi. Halangan seperti gedung menyebabkan efek fading karena sinar yang direfleksikan berbeda fasa dengan sinyal utamanya. Tiap frekuensi mendapatkan efek yang berbeda akibat fading. Cara mengatasi hal tersebut adalah menambahkan bit-bit informasi untuk koreksi error ke data. Kemudian data dikodekan dan dipecah-pecah ke dalam paket-paket,masing-masing dikirim sebagai burst sebanyak 2 kali pada A interface (untuk redundansi). Dengan frekuensi hopping ini dikirimkan pada frekuensi yang berbeda. Hal ini memungkinkan data dapat direkonstruksi kembali dengan baik, walaupun terjadi error karena fading. Hal inilah yang dapat memperbaiki performansi transmisi.

Parameter Frekuensi Hopping
1. Mobile Allocation (MA)
MA merupakan sekumpulan daftar frekuensi tertentu yang digunakan dalam hopping sequence. Sekelompok MS ditentukan oleh sebuah MA. Sebuah Traffic Channel (TCH) ditetapkan dalam satu time slot tertentu, sebuah Mobile Allocation Index Offset, dan sebuah Hopping Sequence Number.

2. Mobile Allocation Index (MAI)
Adalah index pertukaran yang diperoleh dari algoritma Frekuensi Hopping yang menunjukkan frekuensi aktif hopping dari daftar Mobile Allocation. MAI dikalkulasi oleh BTS dan MS, menggunakan HSN, MAIO, dan frame number (FN) yang ada.

3. Mobile Allocation Index Offset (MAIO)
MAIO adalah suatu frekuensi offset dalam MA dan berfungsi untuk menunjukkan pada frekuensi mana dalam MA frekuensi hopping dimulai. MAIO digunakan untuk menjamin bahwa tiap TCH menggunakan frekuensi berbeda selama proses hopping. Sebuah TCH baru diberikan suatu offset yang mana selama ini tidak digunakan dalam sebuah time slot.

4. Hopping Group
Sekumpulan time slot (RTSL) yang menggunakan MA dan HSN yang sama dalam suatu sel.

5. Hopping Sequence Number (HSN)
HSN berfungsi untuk menentukan bagaimana sistem pseudorandom akan mulai hopping. Tiap TCH yang berpindah ke frekuensi baru dalam MA, berdasarkan nomor HSN nya. HSN memberikan nomor algoritma untuk mengkalkulasi frekuensi yang akan digunakan untuk mentransmisikan TCH berikutnya dalam MA. Algoritma yang ada sampai dengan 63 algoritma HSN yang berbeda satu sama lainnya, semuanya adalah dalam bentuk pseudorandom. Tetapi walaupun demikian, MA tetap merupakan suatu konstanta sehingga dapat mencegah collision. Sebuah HSN sama dengan nol berarti menggunakan jenis frekuensi hopping siklis, jika tidak bernilai nol maka jenis frekuensi hopping random.

6. MAIO Offset
Adalah parameter optional yang digunakan ketika sel pada site yang sama membagi satu daftar MA. MAIO offset akan memberikan setiap sel nilai offset. Oleh karena itu sel tidak akan menggunakan frekuensi yang sama secara bersamaan. Nilai offset MAIO pada setiap sel harus diberikan oleh user.

7. MAIO Step
Parameter optional untuk meningkatkan kualitas pembagian daftar MA yang diperoleh dengan MAIO Offset. Juga merupakan parameter khusus yang digunakan dalam MAIO yang dialokasikan ke TRX. Ketika parameter optional tersebut digunakan bersama dengan MAIO Offset, parameter tersebut akan memberikan ijin ke daftar MA sehingga isinya juga berisi adjacent channel, parameter tersebut tidak akan digunakan secara bersamaan pada satu site. Sejalan dengan MAIO Offset nilai MAIO Step harus diberikan ke setiap sel oleh user.

Pola Hopping
Pada spesifikasi GSM ada dua tipe pola hopping yang dapat digunakan yaitu Cyclic hopping dan Random hopping. Berikut adalah gambar perbedaan antara Cyclic dan Random.

Frekuensi
F3

F2

F1
t (waktu)
Cyclic Random

Gambar 3.2 Frekuensi Hopping dapat diterapkan pada BSS dengan 2 pola

Pada Cyclic hopping, frekuensi yang digunakan untuk meloncat dengan urutan naik dari satu tempat ke tempat lain dan kemudian terjadi pengulangan secara kontinu. Satu hopping cycle akan berisi satu untuk tiap frekuensi. Dilihat dari performa link, Cyclic hopping akan memberikan frequency diversity dan juga merupakan pilihan terbaik karena memberikan penyebaran maksimum sinyal karena semua frekuensi hanya diikutkan sekali ke dalam hopping setiap cycle.
Sedangkan pada Random hopping, frekuensi berubah menurut pseudorandom sequence. Dilihat dari interference diversity, Random hopping lebih baik daripada Cyclic. Karena frekuensi berubah secara random maka penginterferensi juga akan berubah setiap saat dan hasilnya kualitas dari sinyal yang diterima akan bergantung pada rata-rata tingkat interferensi dari 8 burst berurutan yang diantaranya disisipkan data. Perata-rataan ini diaplikasikan ke semua frekuensi yang digunakan untuk hopping sehingga semua user pada set frekuensi tertentu (contohnya satu site yang menginterferensi), akan memperoleh kualitas sinyal yang baik apabila sinyal penginterferensi mengecil. Random hopping lebih cocok untuk daerah urban (lingkungan interferensi tinggi) dan Cyclic hopping pada daerah rural (maksimum despreading gain terbaik).

Metode Hopping
Frekuensi Hopping pada BSS dapat diimplementasikan menggunakan teknik Baseband hopping (BB-FH) dan RF Hopping/SFH (RF-FH). Berikut adalah penjelasan mengenai kedua metode tersebut .
1. Baseband Hopping (BB-FH)
Pada mode BB-FH, semua transceiver beroperasi pada frekuensi yang tetap. Frekuensi Hopping dihasilkan dengan menswitch burst data baseband secara terus menerus di antara bagian radio TRX baik uplink maupun downlink. Switching dilakukan frame per frame menurut FH sequence. Dengan BB-FH jumlah frekuensi hop terbatas pada jumlah TRX yang diinstal pada sel.

RTSL 0 1 2 3 4 5 6 7
B

TRX-1 f1


TRX-2 f2


TRX-3 f3


TRX-4 f4

Gambar 3.3 Metode Baseband hopping pada BSS

Gambar 3.3 menjelaskan BB-FH dengan 4 TRX, time slot 0 pada TRX-1,2,3 hop pada f2, f3, dan f4. Sedangkan time slot 1 sampai 7 dari semua TRX, hopping pada f1 ,f2, f3, f4. BCCH timeslot pada TRX-1 tidak boleh dihopping, jadi harus dihindari dari hopping sequence.

2. Synthesizer Frequency Hopping (RF Hopping)
Dengan RF hopping semua transceiver terkecuali BCCH TRX, diset untuk merubah frekuensinya frame per frame sesuai hopping sequence. Jumlah loncatan frekuensi yang melalui channel radio tidak terbatas oleh hardware yang digunakan, namun jumlahnya terbatas sampai 63 (jumlah maksimum frekuensi dalam Mobile Allocation (MA) list. Oleh karena itu hopping sequence dapat mengikutsertakan lebih banyak frekuensi pada TRX dalam suatu sel.

B
TRX-1 BCCH TRX


f1,f2,f3,fn

TRX-2

Gambar 3.4 Metode RF hopping dengan 2 TRX.

Dalam RF hopping, frekuensi dari TRX dirubah atau dihopping dalam tiap-tiap TRX itu sendiri. Pada implementasinya, satu TRX di dalam sel diatur menjadi frekuensi tetap (BCCH) dan hanya TRX yang tersisa yang digunakan untuk hopping, sehingga konfigurasi minimum untuk sel RF hopping adalah 2 TRX.

Perbedaan BB Dan RF Frekuensi Hopping

F1(BCCH TS doesn’t hop)
F2
BB - FH F3
MS tidak melihat adanya perubahan




RF - FH BCCH TRX doesn’t hop
F1,F2,F3

Gambar 3.5 Implementasi Frekuensi Hopping pada BSS
Gambar 3.5 menjelaskan perbedaan metode BB dengan RF Hopping pada BSS, namun ketika di MS tidak terlihat adanya perbedaan antara keduanya. Tabel 3.1 menjelaskan perbedaan antara BB FH dengan RF FH.

Baseband Hopping Synthesizer Hopping
- Jumlah frekuensi hopping tergantung jumlah TRX - Jumlah frekuensi hopping tidak terbatas jumlah TRX,tetapi maksimum berjumlah 63
- Dapat menggunakan filter combiner (low combiner losses) - BCCH carrier tidak hop, tidak dapat menggunakan filter combiner
- Digunakan pada daerah sub urban - Digunakan pada daerah urban dan dense urban
- Semua TRX hopping frekuensi kecuali BCCH time slotnya. - Konfigurasi jumlah TRX minimal 2 buah, BCCH TRX(1 TRX tidak hopping frekuensi)



PERENCANAAN SFH

Lisensi Frekuensi
Synthesizer Frequency Hopping (SFH) sangat tergantung lisensi frekuensi yang diperoleh dari pemerintah, contohnya yang digunakan oleh PT.X melibatkan frekuensi yang merupakan sumber daya alam terbatas, dalam arti penggunaannya harus memiliki izin terlebih dahulu dari pemerintah. Frekuensi yang diberikan kepada PT.X misalkan 890 MHz-900 MHz untuk uplink (MS ke BTS), dan 935 MHz-945 MHz untuk downlink (BTS ke MS).
Frekuensi-frekuensi itulah yang digunakan untuk hopping serta untuk BCCH dan MA. Pembagian frekuensi-frekuensi tersebut disebutkan dalam Absolute Radio Frequency Channel (ARFCN) tertentu yang dapat dikonversikan ke bentuk frekuensi (MHz).

Konversi ARFCN
ARFCN merupakan kanal frekuensi yang dituliskan dalam bentuk indeks angka (1,2,3,4,......,124). Indeks angka-angka tersebut menunjukkan satu frekuensi tertentu, dimana untuk mengetahui frekuensi berapakah yang ditunjuk indeks itu maka dilakukan konversi ke frekuensi (MHz).
Karene lebar per kanal adalah 0,2 MHz, maka frekuensi yang dipakai yaitu 890 MHz, 890,2 MHz, 890,4 MHz, dan seterusnya. Bila ARFCN bernilai N =1 maka dikonversikan ke frekuensi menjadi 890 MHz. Tabel di bawah menjelaskan konversi sebagai berikut :

Tabel 4.1

No ARFCN Frekuensi (MHz)
1. 1 890,2
2. 2 890,4
3. 5 891
4. 20 894
5. 49 899,8

Berdasarkan tabel di atas, berarti rumus yang dipakai untuk mengkonversikan ARFCN tersebut adalah :
890 + 0,2 N ..............................................


Sebelum melakukan perencanaan frekuensi dalam SFH, adanya suatu pedoman atau aturan diperlukan agar dapat melakukan proses perencanaan dengan baik. Tidak semua aturan ini baku tetapi memang dibutuhkan untuk kerapihan dalam melakukan perencanaan.

1. Alokasi Kelompok Kanal
Pemakaian kanal MA dan BCCH dibagi dalam indeks-indeks tertentu yang terpisah.Untuk MA menggunakan ARFCN 1 sampai dengan 30 sedangkan BCCH memakai ARFCN 32 sampai dengan 49.

MA (Hopping) BCCH (Non hopping)

1 30 32 49
Gambar 4.1 Pembagian kanal MA dan BCCH PT.X

2. Strategi Pengelompokan BCCH
Agar lebih mudah dalam proses perencanaan BCCH, maka terlebih dahulu dibuat tabulasi atau pengelompokan BCCH seperti terlihat pada tabel 4.4. Setelah itu baru dibuat perencanaannya di atas kertas untuk menentukan pemakaian frekuensi pada site-site.

Tabel 4.4 Tabulasi BCCH
Site A B C D E
Sektor 1 32 33 34 35 36
Sektor 2 37 38 39 40 41
Sektor 3 42 43 44 45 46


3. Strategi MA
a. Single MA List (MAL ID = 30)
MA yang digunakan adalah MAL ID = 30, artinya setiap sektor menggunakan MAL ID yang sama yaitu indeks 1 sampai dengan 30. Tetapi dalam satu sektor tiap TRXnya menggunakan frekuensi MA yang berbeda-beda.
b. Flexible MAIO Management
Manajemen MAIO ini mencegah terjadinya co channel maupun adjacent channel interference. Tiap TRX dalam satu sektor menggunakan titik awal yang berbeda dalam hopping frekuensi. Misalnya TRX-2 menggunakan MAIO = 0, TRX-3 menggunakan MAIO = 2, dan TRX-4 menggunakan MAIO = 4 .
c. MAIO Step
Dapat dilihat pada penjelasan manajemen MAIO bahwa selisih MAIOnya adalah 2, ini menjelaskan bahwa MAIO step adalah sama dengan 2. Walaupun MAIO step tidak harus mengikuti aturannya, namun hal tersebut diperlukan untuk merapihkan perencanaannya. Untuk MAIO konversinya dijelaskan pada tabel 4.3 sebagai berikut :

Tabel 4.3 Konversi MAIO
MAIO 0 2 4 6
ARFCN 1 3 5 7
Frekuensi (MHz) 890,2 890,6 891 891,4

4. Strategi HSN
HSN hanya menentukan urutan hopping TCH dalam satu site sehingga tidak berkaitan dengan adjacent channel interference antar site lainnya, tetapi harus menggunakan MAIO yang berbeda. Algoritma yang dipakai adalah dari 1 sampai 63.

5. Base Station Identity Code (BSIC)
BSIC merupakan kode identitas yang dimiliki oleh tiap-tiap BTS yaitu terdiri dari Network Colour Code (NCC) dan Base Colour Code (BCC). Kode-kode itu diperlukan terutama pada saat terjadi handover suatu mobile station dari layanan BTS ke BTS lainnya.
Ketika MS handover dari BTS ke BTS lainnya dalam BCCH yang sama, BSIC membuat MS tetap berada pada layanan handover yang dituju.

Perencanaan BCCH
Perencanaan BCCH merupakan hal yang perlu diperhatikan karena frekuensi BCCH tidak boleh dihopping dan bersifat tetap (fixed). BCCH harus diatur pengalokasiannya agar tidak terjadi interferensi. ARFCN BCCH yang tersedia adalah 32 sampai 49.

32 OUTDOOR COVERAGE 46 47 INDOOR COVERAGE 49
Gambar 4.2 Pembagian Kanal Outdoor dan Indoor BCCH

Adanya suatu site yang terletak di dataran tinggi tertentu membuat coverage atau cakupan frekuensi meluas hingga menginterferensi beberapa site lainnya. Site yang berada di dataran tinggi ini mempunyai kanal frekuensi yang tidak boleh digunakan oleh site lain yang berada dalam cakupannya, inilah yang dinamakan forbidden channel.

Berdasarkan tabulasi BCCH yang sudah ditentukan dan dengan melihat letak site-site, maka menentukan frekuensi-frekuensi BCCH berapa saja yang digunakan pada site. terdapat BCCH reuse frekuensi dengan pola pengulangan sama dengan 3.

Perencanaan HSN
HSN diusahakan berbeda antara satu site dengan site lainnya dimaksudkan untuk membuat hopping berbeda satu dengan lainnya dalam suatu interval waktu sehingga mencegah tumbukan. Dalam satu site diperbolehkan memiliki HSN yang sama karena MAIOnya berbeda sehingga hopping tetap akan berbeda. Tabel di bawah menunjukkan penetapan HSN di site area X.

Tabel 4.5
Nama Site HSN
A 45
B 13
D 29
G 57
N 53
BB 41
LL 17
UI 49

Tabel 4.5 di atas memperlihatkan bahwa HSN pada setiap site berbeda dan setiap sektor dalam satu site memakai HSN yang sama. HSN tersebut menentukan jumlah hopping TCH selanjutnya dalam selang waktu t berikutnya.

Perencanaan MAIO TCH
Suatu frekuensi yang dialokasikan di setiap transceiver atau TRX per sektornya, direncanakan dengan mengikuti pengelompokkan sebagai berikut.

Tabel 4.6 Pengelompokkan MAIO
SITE A B C D E
Sektor 1 1,3,5 19,21,23 2,4,6 20,22,24 3,5,7
Sektor 2 7,9,11 25,27,29 8,10,12 26,28,30 9,11,13
Sektor 3 13,15,17 1,3,5 14,16,18 2,4,6 15,17,19

Perencanaan BSIC
Setiap site yang memiliki BCCH sama, diberikan kode identitas (BSIC) yang berbeda untuk proses handoff. BSIC terdiri dari NCC dan BCC, dimana NCC menunjukkan kode area jaringan dan BCC adalah kode untuk membedakan site dengan BCCH yang sama. Pada site area Malang ini diberikan NCC yang sama dan BCC untuk BCCH sama diberikan berbeda. Data perencanaan BCCH, HSN,MAIO, dan BSIC dapat dilihat di tabel di bawah ini.

Tabel 4.7 Data perencanaan parameter SFH
Nama Site BCCH HSN MAIO NCC BCC
Blitar1 32 1 1,3,5 7 2
Blitar2 37 1 7,9,11 7 2
Blitar3 42 1 13,15,17 7 2
Maron1 35 5 20 7 2
Maron2 40 5 26,28,30 7 2
Maron3 45 5 2,4,6 7 2
Langkapan1 34 17 2,4 7 1
Langkapan2 39 17 8,10,12 7 1
Langkapan3 44 17 14 7 1
Pasar Rebo1 36 9 3,5 7 0
Pasar Rebo2 41 9 9,11 7 0
Pasar Rebo3 46 9 15 7 0
Brawijaya1 33 13 19,21 7 0
Brawijaya2 38 13 25,27 7 0
Brawijaya3 43 13 1,3,5 7 0
Pasar Minggu1 25 1 7 0
Pasar Minggu2 37 25 7,9 7 0
Pasar Minggu3 42 25 13 7 0
Stie_Blitar1 34 21 2,4,6 7 2
Stie_Blitar2 39 21 8,10 7 2
Stie_Blitar3 44 21 14,16 7 2
Citandui1 33 29 19,21 7 1
Citandui2 38 29 25,27,29 7 1
Citandui3 43 29 1,3,5 7 1
Raya_tidar1 36 61 3,5,7 7 1
Raya_tidar2 41 61 9,11 7 1
Raya_tidar3 46 61 15,17,19 7 1
Ikip_Jakarta1 35 41 20 7 0
Ikip_Jakarta2 40 41 26,28,30 7 0
Ikip_Jakarta3 45 41 2 7 0
Dieng_Srengat1 34 57 2,4 7 0
Dieng_Srengat2 39 57 8,10 7 0
Dieng_Srengat3 44 57 14,16 7 0
Regent1 36 37 3,5 7 2
Regent2 41 37 9,11 7 2
Regent3 46 37 15 7 2
_Santika_jkt 48 45 4 7 0
Gita_fm1 33 53 19,21 7 2
Gita_fm2 38 53 25,27 7 2
Gita_fm3 43 53 1 7 2

Setelah melakukan perencanaan SFH, dilakukan analisa perencanaan tersebut agar hasil dari perencanaan menjadi lebih baik dan selanjutnya dapat mempermudah optimalisasi jaringan. Analisa perencanaan dapat dilakukan dengan berbagai cara seperti pemutaran sektorisasi, melihat interferensi co channel dan adjacent channel dengan Map Info, mengurangi power suatu site, ataupun dengan mengubah ketinggian antena dan melihatnya dengan Asset, TCP atau NetAct.
Setelah melakukan perencanaan dalam menentukan frekuensi BCCH pada setiap site dan sektornya, dilakukan pemeriksaan frekuensi dengan menggunakan program dari MapInfo atau MCOM. MCOM dapat membantu perencanaan frekuensi agar meminimalkan interferensi. Di MCOM dapat dilihat frekuensi-frekuensi mana saja yang merupakan co channel dan adjacent interference dengan memasukan data frekuensi berapa yang dikehendaki untuk diperiksa.
Dari perencanaan BCCH yang sudah diberikan sebelumnya, kita dapat melihat hasil perencanaan tersebut dari simulasi yang dikalkulasikan oleh sofware Asset sehingga dapat diketahui apakah perencanaan yang sudah dilakukan sudah baik atau belum.

Perbaikan Dengan Perubahan Frekuensi
Dengan bantuan Asset dapat dilihat site-site mana saja yang mengalami interferensi yang buruk. Kemudian setelah mengetahui site-site tersebut, frekuensi pada salah satu site itu dirubah dengan frekuensi lainnya yang belum digunakan di dekat daerah site tersebut.

Perbaikan Dengan Perubahan Tilt Antena
Untuk mengurangi terjadinya interferensi terutama disebabkan kanal yang sama, kita juga dapat mengubah tilt atau kemiringan antena agar coverage site yang menggunakan frekuensi yang sama tidak saling berinterferensi.Down tilt ditambah besarnya sehingga coverage sitenya mengecil. Tilt antena site yang dirubah adalah site-site yang berada di dalam perkotaan yaitu daerah dimana sekitarnya banyak terletak site-site lainnya.

Perbaikan Dengan Perubahan Daya Antena
Cara lain untuk mengurangi interferensi adalah dengan mengurangi daya antena pada salah satu site yang berinterferensi agar cakupan coverage mengecil. Besar daya antena site tersebut dilakukan penurunan daya sehingga menjadi lebih kecil. Maka dapat kita lihat di Asset bahwa hasil perencanaan setelah perbaikan, menghasilkan hasil yang lebih baik dari sebelumnya. Yaitu warna merah dan oranye yang merupakan daerah terinterferensi yang sangat buruk, menjadi hilang.