PRINSIP PERENCANAAN RADIO LTE

Stephanus Andy Adventa AdiNIK : 640980

Senior Instructor TechnologyTelkom Learning Center

1

Daftar Isi

1. Pengantar2. Tahapan Perencanaan

2.1 Initial Planning2.2 Detailed Planning2.3 Acceptance2.4 Optimization

3. Soft Frequency Reuse3.1 Cell Planning 3.2 Frequency Reuse Scheme

4. Kesimpulan

2

1. Pengantar

Tujuan utama dari perencanaan jaringan radio adalah memberikan solusi yang cost-effective, terkait dengan coverage, capacity dan quality yang harus dimiliki oleh suatu jaringan radio. Proses perencanaan jaringan dan kriteria disain bisa berbeda-beda antara satu area dengan area lain, tergantung pada faktor dominan, yang bisa berupa kapasitas atau coverage. Proses disain jaringan radio itu sendiri bukanlah satu-satunya proses dalam rancangan jaringan keseluruhan, karena harus ada koordinasi yang sangat erat dengan proses perencanaan jaringan core dan khususnya jaringan transmisi (backhaul).

Terkait dengan perkembangan dan evolusi teknologi komunikasi wireless, khususnya LTE (Long Term Evolution), para penyedia layanan sekarang ini sedang berlomba menginvestasikan rencana-rencana penggelaran masa depannya, dan bahkan ada yang sudah membeli atau bersiap-siap untuk membeli spektrum radio yang sesuai untuk LTE. Band-band spektrum yang paling populer, termasuk : 700MHz, AWS (1.710GHz – 1.755GHz untuk uplink dan 2.110GHz – 2.155GHz untuk downlink), dan 2.6 GHz. Disamping itu, karena harmonisasi yang buruk, masih tersedia band-band spektrum lain seperti : 850MHz, 1500MHz, 1700MHz dan 1900MHz. Akhirnya, banyak penyedia layanan yang berpikir untuk menggunakan ulang (reuse) band-band GSM eksisting untuk UMTS, suatu proses yang dikenal sebagai “spectrum refarming”, sementara pada saat yang sama, beberapa sedang menginvestigasi kemungkinan migrasi dari GSM ke LTE.

LTE mendukung bandwidth kanal 1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10MHz, 15MHz dan 20MHz. Akan tetapi, bandwidth sesungguhnya yang dipilih sangat tergantung pada pengalokasian frekwensi dari penyedia layanan, implementasi vendor, persyaratan layanan, lokasi geografis, kapabilitas eNB (evolved Node B) dan UE (User Equipment), skema frequency reuse, akuisisi cell site, dlsb.

3

2. Tahapan Perencanaan

Proses perencanaan jaringan radio dirancang untuk memaksimalkan coverage jaringan, sekaligus pada saat yang sama menyediakan kapasitas yang diinginkan. Proses perencanaan tersebut dibagi dalam lima tahapan, dimana empat diantaranya dilakukan sebelum jaringan diluncurkan dan satu tahapan terakhir dilakukan setelah jaringan diluncurkan. Diagram aliran untuk proses perencanaan jaringan tersebut diperlihatkan pada Gambar 1. Setelah perencanaan detil, jaringan kemudian siap diluncurkan secara komersial, tetapi tahapan pasca perencanaan tetap terus berjalan untuk mencapai kondisi jaringan yang paling optimal. Sesungguhnya, proses perencanaan jaringan merupakan suatu siklus yang tidak pernah berakhir, karena parameter-parameter disain dapat berubah dengan berjalannya waktu.

Empat tahapan utama dalam proses perencanaan jaringan tersebut adalah : Initial Planning, Detailed planning, Verification & Acceptance dan Optimization. Input untuk tahapan Initial Planning adalah kriteria perencanaan jaringan. Aktivitas utama dalam tahapan ini adalah apa yang dinamakan dimensioning, yang akan menghasilkan konfigurasi jaringan awal.Langkah pertama dalam tahapan Detailed Planning adalah perencanaan nominal, yang memberikan lokasi-lokasi cell site awal di dalam peta, berdasarkan input dari tahapan dimensioning. Kemudian proses berlanjut dengan perencanaan coverage yang lebih detil, setelah pencarian lokasi cell-site dan perencanaan transmisi, serta perencanaan kapasitas detil. Perencanaan detil (detailed planning) juga mencakup perencanaan frekwensi, neighbor dan parameter. Setelah perencanaan detil dilakukan, selanjutnya jaringan siap diperiksa dan di-uji terima, yang akan mengakhiri aktivitas pre-launch.Setelah peluncuran jaringan secara komersial, aktivitas berlanjut dengan optimisasi.

4

Gambar 1. Tahapan dalam suatu perencanaan jaringan radio

2.1 Initial Planning

Tahap initial planning mencakup penetapan-penetapan dan persiapan sebelum perencanaan jaringan yang sesungguhnya dimulai. Seperti halnya dalam bisnis lain, pemahaman terhadap kondisi pasar dan kompetitor yang ada sekarang, akan sangat bermanfaat. Kriteria perencanaan jaringan disesuaikan dengan kebutuhan customer. Seperti disebutkan di awal, bahwa persyaratan-persyaratan dalam kriteria tersebut tergantung pada banyak faktor, utamanya coverage dan target kualitas. Disamping itu juga perlu dipertimbangkan adanya beberapa batasan, seperti spektrum frekwensi dan budget untuk investasi. Prioritas untuk parameter-parameter perencanaan, datang dari kastamer. Karena kenyataan bahwa perencanaan jaringan tidak dapat dioptimalkan untuk semua parameter, maka prioritasnya perlu disepakati dengan kastamer dalam keseluruhan proses.

Kriteria perencanaan jaringan digunakan sebagai suatu input untuk dimensioning jaringan. Input-input dasar untuk keperluan dimensioning tersebut antara lain adalah :

Persyaratan coverage, level sinyal untuk outdoor, in-car dan indoor dengan probabilitas coverage.

Persyaratan kualitas, drop call rate, call blocking Spektrum frekwensi, jumlah kanal, termasuk informasi mengenai

kemungkinan diperlukannya guard band. Informasi pelanggan, jumlah pelanggan dan gambaran pertumbuhan. Trafik per user, harga jam sibuk.

5

Layanan-layanan.

Dimensioning merupakan output dari perencanaan jaringan awal, yang kemudian ditambahkan dalam tahapan perencanaan coverage dan parameter untuk menciptakan perencanaan yang lebih detil. Perencanaan awal mencakup jumlah elemen jaringan yang diperlukan untuk memenuhi persyaratan kualitas layanan yang diset oleh operator (misalnya jumlah BTS dan transceiver). Perlu juga dicatat bahwa aktivitas dimensioning diulang lagi ketika membuat suatu perluasan jaringan.

Hasil dari dimensioning mempunyai dua aspek : yaitu memberitahukan jumlah minimum base station berdasarkan alasan coverage atau alasan kapasitas. Kedua aspek tersebut perlu dianalisa terhadap target-target perencanaan aslinya. Juga penting untuk memahami ramalan pertumbuhan pelanggan, serta layanan-layanan yang akan digelar.

Hasil dari dimensioning merupakan suatu persyaratan kapasitas rata-rata per tipe area, seperti urban, suburban, dlsb. Untuk perencanaan kapasitas yang lebih detil, alokasi kapasitas untuk individual cell dapat dilakukan dengan menggunakan planning tool yang mempunyai peta digital dan informasi trafik. Hasil dimensioning juga merupakan suatu input untuk perencanaan coverage, yang merupakan langkah lanjutan dalam proses perencanaan jaringan.

Perencanaan konfigurasi jaringan radio juga menyediakan informasi untuk preplanning jaringan transmisi. Topologinya dapat digambarkan berdasarkan konfigurasi awal dan kriteria disain jaringan.

Suatu kasus bisnis LTE umumnya melibatkan pemenuhan persyaratan coverage untuk customer, sekaligus pada saat yang sama dukungan layanan-layanan yang direncanakan dan pemenuhan batas ambang kapasitas jaringan, serta identifikasi biaya CAPEX dan OPEX. Disamping itu, sistem juga harus dirancang untuk memenuhi persyaratan regulasi yang diperlukan.

2.2 Detailed Planning

Informasi yang dihimpun dari tahapan dimensioning, seperti : estimasi trafik/densitas dan distribusi user, kedudukan base station eksisting, prediksi coverage dan target kapasitas, diperlukan untuk menyajikan perencanaan detil yang efektif. Juga penting bahwa area yang direncanakan, memiliki data

6

propagasi yang aktual, dan juga informasi mengenai persyaratan-persyaratan jaringan radio. Perencanaan detil dapat dikategorikan secara luas melalui proses-proses berikut :

Model Tuning – Proses ini diperlukan untuk memodifikasi model propagasi teoritis sedemikian sehingga mendekati kondisi propagasi yang sebenarnya. Sebagian besar model propagasi mempunyai beberapa parameter dalam suatu persamaan (equation) yang memungkinkan sistem dikalibrasi dengan benar. Proses ini umumnya dilakukan dalam suatu planning tool dengan mengimport pengukuran-pengukuran CW (Carrier Wave). Perangkat lunak untuk perencanaan kemudian bisa melakukan koreksi dan akan memodelkan kembali (re-model) bagaimana sinyal merambat dari pengirim ke penerima.

Site Selection – Dalam sistem radio seluler, isu pemilihan cell site merupakan masalah yang umum/lazim. Proses ini melibatkan identifikasi cell site dari beberapa kandidat cell site, sekaligus memenuhi kriteria yang disepakati, seperti : jumlah cell site, KPI (key performance indicator) untuk coverage dan kapasitas.

Capacity and Coverage Planning – Dalam LTE, seperti halnya UMTS, proses perencanaan kapasitas dan coverage saling berhubungan. Tujuan utama dari perencanaan kapasitas LTE adalah untuk mendukung persyaratan atau kebutuhan trafik pelanggan, sekaligus pada saat yang sama mencapai blocking dan delay yang rendah di dalam jaringan. Sebaliknya, tujuan dari perencanaan coverage LTE adalah untuk memastikan ketersediaan (availability) jaringan dan layanan-layanannya di dalam area yang diinginkan.

Configuration Planning – Tujuan keseluruhan dari proses perencanaan konfigurasi adalah memungkinkan planning tool atau perencana jaringan untuk mengidentifikasi konfigurasi E-UTRAN (Evolved-Universal Terrestrial Radio Access Network) dengan sukses. Ini juga melibatkan identifikasi konfigurasi sel yang benar, eNB dan seperangkat fitur-fitur yang memungkinkannya.

Parameter Planning – Dalam proses ini, berbagai parameter sistem perlu diidentifikasi dan dikonfigurasi. Hal ini memungkinkan planning tool atau perencana jaringan untuk mengidentifikasi beban maksimum untuk sel, dan juga berbagai batas ambang (threshold) lainnya.

2.3 Verification & Acceptance

7

Setelah tahapan perencanaan diselesaikan, tujuan dari tahap optimisasi prelaunch adalah untuk memastikan pelaksanaan operasi jaringan yang optimal. Optimisasi prelaunch adalah optimisasi tingkat tinggi, tetapi tidak sampai pada hal-hal detil. Optimisasi jaringan akan berlanjut setelah launching komersial dan akan masuk ke dalam tingkat yang lebih detil. Pada titik tersebut, tingkat detil akan lebih mudah dicapai karena adanya pertumbuhan trafik.

Persyaratan kualitas layanan untuk jaringan seluler, yaitu coverage, kapasitas dan kualitas, merupakan basis untuk dimensioning. Target-target ditetapkan dengan Key performance Indicator (KPI), yang harus dipenuhi sebelum jaringan diuji-terimakan. Drive testing digunakan sebagai metode pengetesan untuk tujuan pemeriksaan fungsionalitas jaringan. Selama pemeriksaan, fungsionalitas dari layanan-layanan yang berbeda harus disepakati dengan operator untuk dites.

Tabel 1. Contoh ambang batas level coverage

2.4 Optimization

Setelah jaringan diluncurkan, aktivitas yang berkaitan dengan perencanaan dan optimisasi tidak serta merta berhenti, karena optimisasi jaringan merupakan proses yang kontinyu. Untuk proses optimisasi tersebut, input yang diperlukan adalah semua informasi yang tersedia mengenai jaringan dan statusnya. Gambaran statistik jaringan, alarm dan trafik dimonitor secara hati-hati. Komplain dari kastamer juga bisa menjadi sumber input bagi tim optimisasi jaringan. Proses optimisasi mencakup pengukuran level jaringan dan juga pengukuran di lapangan (field test measurement), untuk menganalisa

8

lokasi-lokasi yang bermasalah, dan juga untuk mengindikasikan problem-problem yang potensial.

Optimisasi barangkali merupakan tahapan yang paling penting ketika merencanakan suatu jaringan LTE. Sejumlah area berbeda yang bisa dioptimasi, yaitu :

Capacity Coverage Configuration and Parameters Interference

3. Soft Frequency Reuse

Untuk mencapai performansi dan mobilitas yang efektif, perlu dilakukan perencanaan radio yang hati-hati. Mengingat LTE sangat fleksibel, dimana LTE dapat digelar dalam berbagai band frekwensi dengan menggunakan suatu gabungan bandwidth kanal, keputusan perencanaan yang sesungguhnya, didasarkan pada berbagai faktor. Beberapa dari faktor-faktor tersebut diilustrasikan dalam gambar berikut :

Gambar 2. Faktor-faktor yang mendasari perencanaan radio

3.1 Cell Planning

Penggelaran tipikal akan didasarkan pada suatu cell site tiga sektor. Ini jelas, karena historis metode perencanaan frekwensi, implementasi vendor, dan juga kenyataan bahwa pengalokasian LTE PCI (Physical Cell Identifier) mencakup CellID

(1) (Cell Identity Group Number) dan CellID(2) (Cell Identity Number), yang

9

terakhir dikodekan sebagai 0, 1 atau 2 untuk merefleksikan satu dari tiga sektor. Juga terdapat berbagai skenario ketika suatu cell site dua sektor atau suatu cell site omni directional akan diimplementasikan.

3.2 Frequency Reuse Schemes

Disamping frequency reuse standar, perencanaan radio LTE dapat juga menerapkan SFR (Soft Frequency Reuse). Untuk menjelaskan konsep SFR, pertama-tama perlu dijelaskan terlebih dahulu skema FFR (Fractional Frequency Reuse) dan PFR (Partial Frequency Reuse). Dalam LTE, didefinisikan OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) dan SC-FDMA (Single Carrier-Frequency Division Multiple Access). Kedua skema modulasi ini menggunakan subcarrier 15 kHz yang kemudian dikelompokkan kedalam PRB (Physical Resource Block), yang masing-masing terdiri dari 12 subcarrier, sehingga satu PRB sama dengan 180 kHz. Konsep ini diilustrasikan dalam gambar berikut :

Gambar 3. Konsep PRB (Physical Resource Block) dalam LTE

Gambar 3. Konsep Physical Resource Block dalam LTE

Terdapat berbagai macam pilihan bagaimana PRB-PRB ini dapat dialokasikan dan juga diimplementasikan untuk FFR, PFR dan SFR. Skema FFR dan PFR, keduanya didasarkan pada pengalokasian sejumlah PRB dalam suatu sektor. Isu utama dalam skema ini adalah bahwa skema ini membatasi throughput maksimum yang disediakan untuk user, karena skema ini tidak bisa mengalokasikan bandwidth penuh.

10

Sebagai pembanding, konsep Soft Frequency Reuse memungkinkan sistem untuk mamaksimalkan kapasitas jaringan, karena dalam konsep ini tiap sektor dapat menggunakan bandwidth penuh.

Gambar 4. Konsep FFR dan SFR

Gambar 4. Konsep FFR dan SFR dalam LTE

Untuk melakukan ini, SFR mengatur daya yang dialokasikan untuk PRB tertentu, agar bisa memitigasi ICI (Inter Cell Interference). SFR juga memungkinkan eNB untuk mengalokasikan bandwidth penuh (seluruh PRB pada daya yang lebih rendah) kepada user yang dekat dengan sel, sehingga bisa mencapai data rate yang lebih tinggi.

Disamping itu, sistem LTE mencakup teknik ICIC (Inter-Cell Interference Coordination) yang memungkinkan eNB (evolved Node B), melalui interface X2 (eNB to eNB), untuk menyalurkan kelebihan beban (overload) dan informasi interferensi tinggi. Selanjutnya ini dapat digunakan oleh eNB untuk mengatur secara dinamis jumlah dan daya dari PRB-PRB yang dialokasikan dalam suatu sel. Hal ini merupakan kekhususan implementasi.

11

Gambar 5. Konsep ICIC (Inter-Cell Interference Coordination)

4. Kesimpulan

Jaringan radio merupakan bagian dari jaringan yang mencakup base station (BTS) dan mobile station (MS), serta interface diantara keduanya. Jaringan radio juga merupakan bagian dari jaringan yang dianggap sangat penting, karena secara langsung dihubungkan ke mobile user. Base station yang mempunyai koneksi radio langsung dengan mobile user, harus mampu memelihara dan mempertahankan komunikasinya dengan mobile user dalam suatu coverage area tertentu, serta memelihara standar kualitas yang ditetapkan. Jaringan radio juga harus mampu menawarkan kapasitas dan coverage yang memadai.

Perencanaan jaringan radio LTE memerlukan suatu pendekatan yang sangat berbeda dari apa yang diperlukan pada teknologi seluler legacy, bahkan berbeda dari apa yang diaplikasikan dalam jaringan CDMA modern. Perencana jaringan harus memahami implikasi-implikasi untuk penggunaan frekwensi yang fleksibel, penggunaan MIMO dan mengapresiasi efek-efek dari trafik media campuran pada radio link. Perencana jaringan LTE juga harus mampu menginterpretasikan simulasi data dari LTE planning tool secara lebih komprehensif, dan menguasai parameter-parameter konfigurasi untuk sel-sel LTE.Proses perencanaan jaringan radio itu sendiri bukan merupakan standar. Meskipun beberapa tahapan bersifat umum, tetapi proses perencanaan

12

ditentukan oleh tipe proyek, kriteria yang ditetapkan dan juga target-target yang diinginkan. Proses perencanaan jaringan harus diaplikasikan case by case.

13

Referensi

[1] Advanced Cellular Network Planning & Optimization, Ajay R. Mishra, John Wiley & Sons, Ltd. Copyright 2007.

[2] LTE Planning Principles, mpirical, August 2009.

[3] Radio Interface System Planning for GSM/GPRS/UMTS, Jukka Lempiainen, Kluwer Academic Publisher, 2002

14