PENATAAN ULANG PENEMPATAN MENARA TELEKOMUNIKASI BERSAMA MENGGUNAKAN METODE MONTE CARLO DI WILAYAH SURABAYA Nur Adi Siswandari
PENATAAN ULANG PENEMPATAN MENARA TELEKOMUNIKASI BERSAMA MENGGUNAKAN METODE MONTE CARLO DI WILAYAH SURABAYA
1) 1) 1) Nur Adi Siswandari , Okkie Puspitorini , dan Andri Krisdianto
1 Teknik Telekomunikasi, Dep. Teknik Elektro, Politeknik Elektronika
Negeri Surabaya, Jalan Raya ITS Sukolilo, Surabaya 60111 Tel: (031) 594 7280; Fax: (031) 594 6114, e-mail : nuradi@pens.ac.id
Abstract Increased cell phone users in Surabaya followed by many additional number of telecommunications towers to place of BTS (Base Transceiver Station). But the addition of telecommunication towers are not well ordered, so there is an overlap among a coverage areas. To anticipate these problems, the minister of Communication and Information has issued a regulation with number : 02/per/M.KOMINFO/3/2008 which contains about the guidelines for the construction and use of the coordinated tower. Therefore, in this paper presented about rearrangement of telecommunication towers in Surabaya based on the use of the coordinated tower using the Monte Carlo method. Rearrangement is done by selecting a combination of BTS in order to coverage area as optimally as possible and the number of existing towers as efficiently as possible. The results showed that the Monte Carlo method has been successful in increasing the coverage area of 4.89%, 9.41%, 7.99%, 6.11% and 8.29% of the coverage existing in the area of West Surabaya, Center of Surabaya, North Surabaya, East Surabaya and South Surabaya. Cumulatively, this rearrangement can also reduce the number of BTS towers existing in Surabaya from 31 become 22, it is proved that the use of the coordinated tower very effective to reduce the number of telecommunication towers.
Keywords: BTS, Monte Carlo, Coverage Area, Coordinated Tower Abstrak Meningkatnya pengguna layanan telepon seluler di Surabaya diikuti dengan banyaknya Station). penambahan jumlah menara telekomunikasi untuk penempatan BTS (Base Transceiver
Namun penambahan tersebut tidak tertata dengan baik sehingga cakupan area antar
BTS saling tumpang tindih. Untuk mengantisipasi permasalahan tersebut, pemerintah telah mengeluarkan peraturan melalui menteri KomInfo dengan nomor: 02/per/m.kominfo/3/2008 yang berisi tentang pedoman pembangunan dan penggunaan menara bersama. Oleh karena itu pada paper ini disajikan tentang perencanaan tata ulang penempatan BTS di Surabaya dengan berpedoman pada penggunaan menara bersama dengan metode monte Carlo. Penataan ulang dilakukan dengan memilih kombinasi BTS agar dapat meng-cover daerah seoptimal mungkin dengan jumlah menara existing seefisien mungkin. Hasil penelitian menunjukan bahwa metode monte carlo telah berhasil meningkatkan cakupan area 4,89% di Surabaya Barat, 9,41% di Surabaya Pusat, 7,99% di Surabaya Utara, 6,11% di Surabaya Timur dan 8,29% di Surabaya Selatan dari coverage existing. Secara kumulatif, penataan ulang ini juga dapat mengurangi jumlah menara telekomunikasi existing di Surabaya dari 31 menjadi 22 buah, hal ini membuktikan bahwa dengan menggunakan teknik menara bersama, dapat mengurangi jumlah menara telekomunikasi secara signifikan.Kata Kunci: BTS, Monte Carlo, Coverage Area, Menara Bersama PROSIDING SENTRINOV Vol. 001, Tahun 2015 | ISSN: 2477 – 2097
PENDAHULUAN
Teknologi seluler di Indonesia berkembang begitu pesat, baik dengan jaringan GSM (Global System for Mobile Communication) maupun CDMA (Code Division
Multiple Access
). Tidak hanya teknologinya yang berkembang luar biasa tetapi contentnya pun menawarkan berbagai fitur yang menggiurkan, sehingga pengguna semakin dimanjakan dengan layanan seluler tersebut. Dengan kemudahan access dan aplikasinya, maka tidak mengherankan jika jumlah pengguna telepon seluler bertambah secara exponensial (Rizky&Agus, 2014). "Setiap hari kita semakin dekat dengan saat ketika jumlah ponsel yang digunakan sama dengan jumlah populasi di bumi", kata Brahima Sanou, direktur Biro Pembangunan Telekomunikasi ITU.
Dengan bertambahnya pengguna layanan ini, sudah tentu diikuti oleh bertambahnya jumlah operator/provider yang ingin mengembangkan usahanya dengan cara memperbanyak pembangunan BTS (Base Transceiver Station), hal ini tentunya diikuti dengan penambahan pembangunan tower di seluruh pelosok tanah air. Karena itulah timbul permasalahan baru yaitu tiap operator menggunakan menaranya sendiri- sendiri sehingga menyebabkan coverage area tiap BTS saling tumpang tindih dan jumlah menara yang ada tidak efisien. Untuk menghindari terjadinya hujan menara BTS di seluruh pelosok tanah air, maka telah dikeluarkan keputusan menteri komunikasi dan informatika nomor: 02/per/m.kominfo/3/2008 yang berisi mengenai pedoman pembangunan dan penggunaan menara bersama. Sedangkan khusus Surabaya telah di buat sebuah peraturan daerah kota Surabaya, Nomor 5 Tahun 2013 Tentang Penyelenggaraan Menara Telekomunikasi Bersama. Dengan adanya Perda tersebut berarti bahwa permasalahan pembangunan dan penggunaan menara BTS bisa diatasi.
Oleh karena itu pada paper ini telah diteliti tentang penataan ulang penggunaan menara BTS bersama menggunakan metode monte carlo. Hasil penelitian ini diharapkan dapat digunakan untuk melakukan penataan ulang, pemilihan dan penempatan BTS pada menara existing yang akan digunakan sebagai menara BTS bersama di Surabaya. Proses pemilihan menggunakan metode monte carlo didasarkan pada coverage area BTS yang dipasang pada menara existing. Coverage area didefinisikan sebagai luas daerah yang dapat menerima sinyal dengan kualitas yang cukup untuk melakukan komunikasi (Sharma&Singh, 2012). Coverage area dipengaruhi oleh pathloss berdasarkan karakteristik wilayah dimana menara tersebut berada. Tipe wilayah Surabaya dapat
PROSIDING SENTRINOV Vol. 001, Tahun 2015 | ISSN: 2477 – 2097 dikelompokan sebagai daerah urban, suburban dan rural. Nilai pathloss dapat dihitung menggunakan Okumura-Hatta dengan pathloss eksponen (n) sesuai dengan tipe wilayahnya (Isabona Joseph & Konyeha, 2013). Untuk memperoleh data pathloss dilakukan pengukuran pada kondisi yang sebenarnya dengan cara DT (Drive Test), kemudian data DT diolah untuk mendapatkan nilai pathloss dan coverage area. Proses penataan ulang meliputi pemilihan kombinasi beberapa BTS pada menara bersama yang mampu mencakup daerah secara optimal, kemudian mengeliminasi beberapa menara BTS yang tidak diperlukan, jika perlu dapat juga dilakukan pemindahan beberapa lokasi
(latitude dan longitude)
dari menara yang diinginkan. Hasil penelitian menunjukan bahwa metode monte carlo dapat digunakan untuk memilih dan menentukan penggunaan menara BTS bersama, sehingga dapat meningkatkan daerah cakupan dan mengurangi terjadinya daerah cakupan yang overlapping. Selanjutnya penulisan paper ini dilengkapi dengan : Metode Penelitian, Hasil dan Pembahasan, serta Simpulan.
METODE PENELITIAN Pengambilan Data
Pengambilan data dilakukan dengan cara pengukuran dengan metode Drive Test menggunakan software Tems Investigation 8.0.3. Data hasil pengukuran yang diperoleh berupa logfile (*.log) kemudian dikonversikan menjadi file Map Info (*.map). Dari data file *.map ini kemudian diseleksi sesuai jarak yang berkisar dari 100 meter sampai 2 km dengan step 100 meter dari BTS. Data yang telah diseleksi akan disimpan dalam
Microsoft Excell
untuk mendapatkan data hasil pengukuran yang akan diproses. Lokasi pengukuran dilakukan pada 31 BTS di seluruh wilayah Surabaya, sedangkan set-up pengukuran dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Set-Up Pengukuran
PROSIDING SENTRINOV Vol. 001, Tahun 2015 | ISSN: 2477 – 2097Skenario Pengambilan Data
Pengukuran dilakukan dengan mengukur level daya yang diterima Mobile Station (MS) yang bergerak mengelilingi, mendekati dan menjauhi BTS dari jarak 100 meter sampai dengan 2000 meter dengan jarak antar titik sejauh 100 meter. Jarak pengukuran diperoleh berdasarkan posisi lintang dan bujur dari GPS sedangkan sampel data diambil berdasarkan pada arah pancaran masing-masing antena sektoral BTS. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Skenario Pengambilan Data
Data Hasil PengukuranData hasil pengukuran yang diperoleh dari drive test, ditampilkan menggunakan
software
TEMs dalam bentuk log-file dan dibuka dengan Map-info. Sebagai contoh data hasil pengukuran dapat dilihat pada Gambar 3(a) dan 3(b).
(a) (b)
Gambar 3. Data dari Software TEMs dan Map-info
Data nilai level daya terima pada Gambar 3, dikonversi ke dalam bentuk angka kemudian dicari nilai level daya terima rata-rata fungsi jarak pada masing-masing daerah sesuai kecamatan dimana menara BTS tersebut berada.
PROSIDING SENTRINOV Vol. 001, Tahun 2015 | ISSN: 2477 – 2097
PROSIDING SENTRINOV Vol. 001, Tahun 2015 | ISSN: 2477 – 2097 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 -120 -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 jarak (meter) day a( dB m ) Daya Terima Rata-Rata Bulak Kenjeran Semampir Pabean Cantikan Krembangan 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 -105 -100 -95 -90 -85 -80 -75 -70 -65 -60 -55 jarak (meter) day a( dB m ) Daya Terima Rata-Rata Gayungan Jambangan Sawahan Dukuh Pakis 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 -100 -95 -90 -85 -80 -75 -70 -65 -60 -55 jarak (meter) day a( dB m ) Daya Terima Rata-Rata Gubeng Gunung Anyar Sukolilo 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 -105 -100 -95 -90 -85 -80 -75 -70 -65 -60 -55 jarak (meter) day a(dB m ) Daya Terima Rata-Rata Tegal sari Simokerto Genteng Bubutan Methode Analisis
Methode analisis yang digunakan untuk pengolahan data adalah persamaan regresi
polynomial orde 1, seperti pada persamaan (1 dan 2).
(1) (2) dengan : Y =
, a =
10 0 dan bx =10 n log(d) n = nilai pathloss exponent Langkah pengolahan data dimulai dari perhitungan nilai regresi dari level daya terima pada masing-masing daerah, sebagai contoh daya terima rata-rata dan regresinya ditampilkan pada Gambar 4.
Gambar 4. Regresi dari rata-rata level daya terima di beberapa daerah
Berdasarkan Gambar 4, kemudian dihitung pathlos rata-rata menggunakan model
pathloss Okumura-Hatta , dengan persamaan (3-5) (Isabona & Konyeha, 2013).
Daerah Urban : L .
(3) Daerah Suburban : L . (4) PROSIDING SENTRINOV Vol. 001, Tahun 2015 | ISSN: 2477 – 2097 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 jarak (meter) day a( dB m ) Pathloss Pengukuran Tegal Sari Simokerto Genteng Bubutan 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 100 110 120 130 140 150 160 170 180 jarak (meter) da ya( dB m ) Pathloss Pengukuran Bulak Kenjeran Semampir Pabean Cantikan Krembangan 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 jarak (meter) day a(dB m ) Pathloss Pengukuran Gunung Anyar Gubeng Sukolilo 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 jarak (meter) da ya( dB m ) Pathloss Pengukuran Wonocolo Wonokromo Wiyung Karang Pilang
Daerah Rural : L .
(5) dengan : A 69,55 26,16 . 13,82 .
44,9 6,55 . 2. log 5,4
4,78. 18,33. 40,94 3,2 11,75 – 4,97 fc = frekuensi carrier (MHz)
Hasil perhitungan pathloss untuk beberapa daerah pada Gambar 4, dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Regresi pathloss rata-rata di beberapa daerah
Pada Gambar 5, dapat dianalisa bahwa pertambahan pathloss fungsi jarak pada masing-masing daerah terlihat tidak mengikuti trend yang sama, hal ini disebabkan karena setiap daerah mempunyai nilai pathloss exponent (n) yang berbeda. Nilai pathloss
exponent inilah yang digunakan untuk menentukan karakteristik daerah, apakah termasuk
daerah urban, sub urban atau rural. Secara komulatif, kenaikan pathloss pada semua daerah rata-rata mencapai 147 dB pada jarak 2000 meter dari BTS. Berdasarkan pathloss rata-rata tiap-tiap daerah dari Gambar 5 tersebut, maka nilai pathloss exponent (n) dapat dihitung berdasarkan persamaan (2). Untuk menghitung nilai pathloss exponent, maka analisa dibagi dalam 5 wilayah yaitu Surabaya Barat, Utara, Selatan, Timur dan Tengah, dimana hasil perhitungan nilai pathloss exponent (n) dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Nilai Pathloss Exponent (n) di Wilayah Surabaya
Nilai Pathloss Exponent Wilayah (n) Surabaya Barat 2,8 Surabaya Selatan
2,9 Surabaya Utara 2,9 Surabaya Pusat 2,8 Surabaya Timur 3,1
Sumber : Data primer yang diolah, Pengukuran Th 2013 Berdasarkan nilai n pada Tabel 1, dapat diperoleh prediksi level daya terima di seluruh daerah Surabaya yang tidak terukur. Proses prediksi ini sangat penting karena akan digunakan untuk menentukan coverage area dari BTS yang telah dipasang pada seluruh menara existing, sehingga dapat diketahui dengan pasti coverage riil dari BTS yang terdapat di wilayah Surabaya. Perhitungan coverage area ditentukan berdasarkan jarak terjauh yang masih bisa dijangkau oleh layanan BTS. Sedangkan jarak terjauh yang bisa dicapai, dihitung menggunakan rumus break point dengan “Two Ray Model” seperti pada Gambar 6 (Jie, Liu, Alex, Chan & Marco, 2010).
Gambar 6. Two Ray Model
Nilai breakpoint didapat dari perpotongan grafik daya terima, regresi linear dan free space
loss
. Untuk menghitung daya terima terjauh dari Two Ray Model dapat digunakan persamaan seperti persamaan (6).
Pr Г exp (6) PROSIDING SENTRINOV Vol. 001, Tahun 2015 | ISSN: 2477 – 2097 dengan, λ = panjang gelombang r
1 = jarak pancaran langsung dari Tx ke Rx
2
r = jarak pancaran dari Tx ke titik pantul pada tanah k = faktor kelengkungan (4/3) Г = koefisien refleksi yang tergantung dari sudut datang
= sudut datang Salah satu contoh grafik breakpoint yang diperoleh berdasarkan data di daerah Surabaya Timur dan Pusat, seperti Gambar 7. -20 -40 free space loss -40 free space loss Grafik Breakpoint Grafik Breakpoint regresi linier regresi linier daya terima daya terima -20
) m el Ter im a a ay (dB Lev D -100 -100 -60 -80 Y: -101.1 X: 2288 ay (dB a a rim Te D Y: -100.2 m Lev ) el -80 -60 X: 1931 -140 -140 -120 -120 10 10 1 Skala Logaritmik Jarak (meter) Skala Logaritmik Jarak (meter) 10 2 10 3 10 4 10 10 1 10 2 10 3 10 4
(a) (b)
Gambar 7. Grafik Break point (a) Surabaya Timur dan (b) Surabaya Pusat
Dari Gambar 7, diperoleh nilai break point di Surabaya Timur pada jarak sebesar 2387 meter dan di Surabaya Pusat sebesar 1931 meter, perhitungan ini menggunakan threshold sebesar -110 dBm ( sesuai sensitivitas mobile seluler pada umumnya). Terlihat jelas bahwa coverage masing-msing BTS tidak sama tergantung dari karakteristik daerahnya.
Metode Monte Carlo
Metode ini yang akan digunakan untuk memilih, menentukan dan mengeliminasi menara yang jarak antara satu dengan yang lain menyebabkan terjadinya overlapping coverage dari BTS yang dipasang pada manara tersebut. Jika terdapat overlapping coverage lebih dari 30% (Harpreet Kaur & Amrit Kaur, 2014), maka berarti jarak antar menara tidak effektif. Oleh karena itu digunakan metode monte carlo ini untuk menentukan menara yang benar berjarak effektif antara satu dengan lainnya, sehingga bisa digunakan sebagai menara bersama. Flowchart algoritma monte carlo dapat dilihat pada Gambar 8.
PROSIDING SENTRINOV Vol. 001, Tahun 2015 | ISSN: 2477 – 2097
Gambar 8. Flowchart Algoritma Monte Carlo
Untuk menata ulang menara BTS dengan metode Monte Carlo, dilakukan pada lima daerah di Surabaya yaitu Timur, Barat, Selatan, Utara dan Surabaya Pusat. Proses ini diawali dengan memilih kombinasi menara BTS existing yang digunakan untuk meletakan BTS dengan Overlapping Coverage (CoE) melebihi 30%. Dilanjutkan dengan merubah kombinasi untuk mendapatkan coverage optimal, sehingga mampu mendapatkan coverage baru (CoP). Jika CoP < CoE maka dilakukan iterasi lagi sampai diperoleh CoP > CoE. Demikian seterusnya sampai diperoleh overlapping kurang dari 30% dan CoP > CoE. Menara yang terpilih bisa digunakan sebagai menara bersama dan yang tidak terpilih sebaiknya di iliminasi, agar tidak mempengaruhi estetika kota Surabaya. Overlapping Coverage diperoleh dari perhitungan berdasarkan ilustrasi seperti Gambar 9.
Gambar 9. Ilustrasi Overlapping Coverage BTS
PROSIDING SENTRINOV Vol. 001, Tahun 2015 | ISSN: 2477 – 2097HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian ini menghasilkan jumlah optimal menara yang dapat digunakan sebagai menara bersama, iterasi monte carlo berhasil mendapatkan 6 dari 7 menara BTS dengan posisi yang mampu memenuhi syarat sebagai menara bersama di wilayah Surabaya Barat. Di Surabaya Timur menara berhasil dikurangi dari 7 menjadi 5 Menara, di Surabaya Selatan terdapat 4 dari 8 menara existing, di Surabaya Utara dari 5 dioptimalkan menjadi 4 menara dan di Surabaya Pusat berhasil dengan mengurangi dari 7 menjadi 6 menara. Hasil penataan ulang menara bersama berturut-turut dapat dilihat pada Gambar 10 s/d Gambar 14.
(a) (b)
Gambar 10. Hasil Pemilihan Menara Bersama Dengan Monte Carlo di
Surabaya Barat (a) Sebelum (b) Sesudah Penataan Ulang
(a) (b)
Gambar 11. Hasil Pemilihan Menara Bersama Dengan Monte Carlo di
Surabaya Timur (a) Sebelum (b) Sesudah Penataan Ulang
(a) (b)
Gambar 12. Hasil Pemilihan Menara Bersama Dengan Monte Carlo di
Surabaya Selatan (a) Sebelum (b) Sesudah Penataan Ulang
PROSIDING SENTRINOV Vol. 001, Tahun 2015 | ISSN: 2477 – 2097(a) (b)
Gambar 13. Hasil Pemilihan Menara Bersama Dengan Monte Carlo di
Surabaya Utara (a) Sebelum (b) Sesudah Penataan Ulang
(a) (b)
Gambar 13. Hasil Pemilihan Menara Bersama Dengan Monte Carlo di
Surabaya Pusat (a) Sebelum (b) Sesudah Penataan Ulang
SIMPULAN SimpulanDalam rangka penataan ulang menara bersama, dilakukan terlebih dahulu dengan menghitung coverage area dari masing-masing BTS yang ada pada menara existing, kemudian dilakukan pemilihan dan pemindahan BTS pada menara existing agar diperoleh
coverage
area yang optimal. Metode Monte Carlo mampu melakukan hal tersebut dengan baik, sehingga metode monte carlo cocok jika digunakan untuk melakukan optimasi jumlah menara dalam rangka mengimplementasikan penggunaan menara bersama di wilayah Surabaya. Hal ini bisa dibuktikan bahwa penataan ulang berhasil meningkatkan cakupan area 4,89% di Surabaya Barat, 9,41% di Surabaya Pusat, 7,99% di Surabaya
PROSIDING SENTRINOV Vol. 001, Tahun 2015 | ISSN: 2477 – 2097
Utara, 6,11% di Surabaya Timur dan 8,29% di Surabaya Selatan dari coverage existingnya. Secara kumulatif, penataan ulang menara BTS ini mampu mengurangi dari 31 menara BTS existing di Surabaya menjadi 22 menara BTS di seluruh wilayah Surabaya, ini juga membuktikan bahwa dengan menggunakan teknik menara bersama, dapat mengurangi jumlah menara BTS secara signifikan.
Saran
Dalam proses optimasi penggunaan menara bersama, sebaiknya ditambahkan parameter kapasitas trafik untuk mendapatkan jumlah BTS yang efisien.
DAFTAR PUSTAKA
Harpreet Kaur & Amrit Kaur. (2014, July). Various Handover Management Techniques In GSM Celluler System. International Journal For Technological Research In Engineering Volume 1, Issue 1.
Isabona Joseph & Konyeha. C.C. (2013). Urban Area Path loss Propagation Prediction
IOSR Journal of Applied Physics and Optimisation Using Hata Model at 800MHz . (IOSR-JAP), Volume 3, Issue 4, PP 08-18.
Jalal Jamal Hamad-Ameen. (2008, May). Cell Planning in GSM Mobile. WSEAS TRANSACTIONS on COMMUNICATIONS, Volume 7, Issue 5. Jie Yang, Alexander Varshavsky, Hongbo Liu, Yingying Chen & Marco Gruteser. (2010, Sept). Accuracy Characterization of Cell Tower Localization. Ubicomp.
Copenhagen, Denmark.
Kasmad Ariansyah. (2014). Proyeksi Jumlah Pelanggan Telepon Bergerak Seluler di Indonesia. Buletin Pos dan Telekomunikasi, Vol.12, No. 2, 151-166. Nur Adi S, Okkie P & Ari W. (2014). Analysis of Area Environmental Conditions In
Surabaya to Support The Communication System of ITS. The Third Indonesian-
Japanese Conference on Knowledge Creation and Intelligent Computing (KCIC).
Purnima K. Sharma & R. K. Singh. (2012, March). Cell Coverage Area and Link BudgetCalculations in GSM System. International Journal of Modern Engineering Research (IJMER), Vol.2, Issue.2, pp-170-176. Peraturan Daerah Kota Surabaya Nomor 5. (2013). Penyelenggaraan Menara Telekomunikasi Bersama. Surabaya, Sekretaris Daerah Kota Surabaya. Rizky Sekar A. & Agus TH. (2014, 13 Juni). Pengguna ponsel di Indonesia lebih besar
dari pada jumlah penduduk. Retrieved from http://teknologi.news.viva.co.id/news/read/512467 .
PROSIDING SENTRINOV Vol. 001, Tahun 2015 | ISSN: 2477 – 2097