CARA KERJA BTS (Base Transceiver System)

Operator GSM tidak perlu membangun banyak tower BTS, seperti yang dilakukan mereka selama ini. Satu kota cukup 1 BTS.” Demikian klaim satu tulisan yang saya baca di Internet. Lanjut tulisan ini: “Dengan hanya 1 BTS per kota, biaya investasi akan berkurang, sehingga biaya telepon juga akan menjadi murah. Selain itu, akan mencegah kota menjadi belantara tower BTS.” Tulisan itu kemudian ditutup dengan kesimpulan yang mengarah kepada teori konspirasi: BTS-BTS memang sengaja dibanyakkan agar operator GSM memiliki justifikasi untuk menaikkan tarif telepon. Opini yang kedengaran kritis dan pintar. Tapi sayang kurang teliti. Banyak orang tampaknya membandingkan menara BTS GSM dengan menara pemancar radio FM/AM, yang hampir terdapat di setiap kota. Satu stasiun radio FM yang memancar, katakan, pada gelombang 102.3 MHz memang dapat diakses oleh seluruh kota rata-rata hanya dengan menggunakan satu menara pemancar saja. Sinyal radio yang dipancarkan oleh radio FM ini adalah sinyal radio broadcast dengan komunikasi satu arah, atau dikenal sebagai komunikasi simpleks: memancar satu arah dari menara radio ke radio penerima di rumah-rumah penduduk. Radio penerima di rumah-rumah penduduk tidak bisa berkomunikasi dengan menara pemancar radio. Dengan komunikasi simpleks (broadcast) seperti ini memang tidak diperlukan banyak pemancar dalam satu kota. Yang dibutuhkan hanya daya pancar dengan sinyal yang bisa menembus sudut-sudut kota. . Sampai di sini masih ada kesamaan; bahkan standar GSM menyatakan bahwa pemancar radio GSM, menara-menara BTS, harus bisa memancarkan sinyal sejauh 35 km; Inilah jarak maksimum coverage yang bisa dicapai oleh 1 BTS GSM, jauh dari cukup untuk meng-cover satu kota. Hanya dengan satu BTS ini saja seluruh kota bisa menerima sinyal dari satu operator tertentu. Bedanya, sistem komunikasi radio GSM adalah dupleks penuh (full duplex): komunikasi dua arah. BTS memancarkan sinyal broadcast, seperti stasiun radio FM, ke handphone-handphone pelanggan. Sebaliknya handphone-handphone pelanggan juga bisa memancarkan sinyal yang bisa dan harus diterima oleh BTS-BTS. Baik BTS maupun handphone pelanggan memancar dengan kanal frekuensi yang terpisah sehingga tidak terjadi delay atau interferensi. . Kanal frekuensi yang dipakai oleh BTS untuk berkomunikasi dengan handphone-handphone pelanggan dikenal dengan kanal fekuensi downlink sedangkan kanal frekuensi yang dipakai oleh handphone untuk berkomunikasi dengan BTS disebut sebagai kanal frekuensi uplink Mengapa handphone pelanggan perlu berkomunikasi dengan BTS? Ingat, handphone dibuat bukan hanya melihat apakah ada sinyal atau coverage saja, tetapi untuk tujuan utama yakni melakukan percakapan. Untuk memulai percakapan, handphone pelanggan harus meminta akses kepada BTS, yang selanjutnya akan di-follow-up oleh BTS dengan menyediakan satu jalur khusus percakapan buat pelanggan yang meminta akses percakapan tadi. . . Dengan teknologi analog, laiknya radio FM, satu kanal frekuensi hanya bisa melayani satu akses/layanan saja. Dalam paparan sebelumnya, telah disebutkan tiga akses/layanan yang berbeda: 1) broadcast (dari BTS ke handphone), 2) booking-an handphone ke BTS supaya disediakan akses kanal percakapan dan 3) akses kanal percakapan buat handphone yang disediakan oleh BTS setelah handphone melakukan bookingan akses. Dengan cara konvensional (analog), seharusnya ada 3 frekuensi yang harus dipancarkan untuk mengakomodasi ke-3 bentuk layanan ini. Untungnya, dengan teknologi GSM (digital) satu kanal frekuensi bisa dibagi lagi hingga 8 sub kanal, yang disebut time slot (TS). Pada contoh di atas, masih terdapat 5 sub kanal sisa yang dapat digunakan oleh 5 pelanggan lain untuk melakukan percakapan. Kesimpulan: 1 BTS, dengan satu unit radio TRX -satu kanal frekuensi dupleks-, akan menyediakan 8 time slot untuk: 1) menyediakan sinyal coverage (1 TS), 2) mem-booking akses percakapan (1 TS) dan 3) menyediakan kanal percakapan (6 TS). Kita bisa berasumsi bahwa maksimal hanya 6 pelanggan bisa melakukan percakapan secara bersamaan dalam satu BTS (dengan satu sektor, satu TRX). . . Apabila satu kota tertentu hanya memiliki 1 BTS (3 sektor, 3 TRX), maka semua handphone di kota tersebut bisa mendapat sinyal tapi hanya maksimum 18 (6×3) pelanggan yang bisa melakukan percakapan dalam waktu yang bersamaan. Pelanggan berikut yang ingin melakukan percakapan harus menunggu salah satu dari ke-18 ini selesai. Sangat jauh dari cukup. Ini bisa dialami ketika mendadak di suatu tempat ada kejadian luar biasa yang menyebabkan terkumpulnya sejumlah besar orang, misalnya ledakan bom, sehingga orang-orang ingin melakukan panggilan secara bersamaan. Jelas, akan sulit sekali melakukan maupun menerima panggilan telpon karena tidak seimbangnya jumlah pelanggan dengan kapasitas yang bisa ditawarkan oleh 1 BTS (hanya 18 orang dalam waktu bersamaan). Agar lebih banyak pelanggan yang bisa dilayani, otomatis harus lebih banyak BTS yang harus dibangun, karena pelanggan bukan hanya ingin melihat ada coverage GSM saja tapi juga ingin melakukan panggilan telepon. Kebutuhan melakukan panggilan ini (dari handphone ke BTS) atau sebaliknya menerima panggilan (dari BTS ke handphone) itulah yang membatasi kapasitas sehingga harus dibangun lebih banyak lagi BTS. Jelas, semakin banyak jumlah pelanggan sebuah operator, maka akan semakin banyak pula jumlah BTS yang harus dibangun. . . Komponen BTS dan Kapasitas Trafik. . Operator tidak membangun 1 BTS hanya dengan 1 unit radio (TRX) pada BTS tersebut. Karena kapasitas berbanding lurus dengan jumlah TRX yang tersedia maka, jika memungkinkan, operator akan menempatkan sebanyak-banyaknya TRX (tergantung alokasi frekuensi operator) di BTS tersebut, sehingga akan melayani sebanyak mungkin pelanggan. Ini cara yang pertama. Strategi berikutnya adalah dengan membuat sektorisasi BTS, umumnya 3 sektor. Masing-masing sektor akan ditempatkan dengan jumlah maksimum TRX. Dengan sektorisasi semacam ini, cakupan coverage per sektor memang akan mengecil, terbatas pada sektor tersebut, tapi coverage-nya akan tetap sama, secara keseluruhan, jika ke-3 sektor digabung. Dengan sektorisasi, kapasitas trafik yang bisa diakomodasi 1 BTS kini jauh bertambah karena ada jauh lebih banyak TRX yang bisa dipasang. . Tentu ada yang dirugikan, sebenarnya ke-2 pihak dirugikan, jika sampai ada coverage yang hilang karena sektorisasi ini, meskipun kapasitas trafik bertambah banyak. Bagaimana caranya melakukan sektorisasi sehingga tidak ada coverage yang hilang (blank spot)? Agar semua area di sekitar BTS bisa menerima coverage maka antena yang memancar harus sanggup memancar 360 derajat, yaitu ke segala arah. Antena jenis ini disebut sebagai antena omni. Antena omni dipasang pada BTS yang tidak membutuhkan sektorisasi. Untuk BTS dengan sektorisasi, derajat pancar antena (horizontal beamwidth, HBW) harus diatur sehingga total jumlah derajat pancar dari setiap antena sektor pada BTS itu paling kurang 360 derajat. Jumlah maksimum TRX yang bisa terpasang pada setiap TRX tergantung alokasi frekuensi yang dimiliki oleh operator. Perencanaan harus dilakukan sehingga frequency reuse dari TRX-TRX ini masih menjamin kualitas minimum sinyal (co-channel dan adjacent channel interference) yang disyaratkan. Operator dengan 37 kanal frekuensi, misalnya, paling tidak harus memberikan batas maksimum 4 TRX pada setiap sektor atau total 12 TRX per BTS sehingga jaminan kualitas ini dapat dicapai. . . Trafik dan Grade of Service (GOS) . . Ketika sejumlah pelanggan menduduki kanal trafik selama waktu tertentu maka perhitungan trafik yang berlangsung karena percakapan ini dapat diukur. Satuan untuk mengukur trafik percakapan disebut Erlang. 1 Erlang adalah jumlah trafik yang berlangsung ketika 1 pelanggan menduduki 1 kanal percakapan selama 1 kurun waktu rujukan (detik, menit atau jam). Jika waktu rujukan adalah menit maka 1 Erlang adalah ketika 1 pelanggan menduduki satu kanal percakapan (1 TS) selama 1 menit. Demikian juga, jika waktu rujukan adalah jam maka 1 Erlang adalah ketika 1 pelanggan menduduki satu kanal percakapan (1 TS) selama 1 jam. Tapi biasanya yang dijadikan rujukan adalah trafik per jam. Perhitungan sederhananya adalah sebagai berikut: katakanlah ada 50 pelanggan yang melakukan panggilan, dengan rata-rata panggilan 5 menit pada satu BTS. Berapa Erlang-kah (per jam) trafik pada BTS tersebut? Kalikan 50 percakapan dengan 5 menit kemudian dibagi 60 (1 jam = 60 menit) hasilnya adalah 50*5/60 = 4.17 Erlang. Bisa disimpulkan pada BTS tersebut ada 4.17 pelanggan yang melakukan percakapan terus menerus selama sejam. Perhatikan, memang ada 50 pelanggan yang melakukan percakapan tapi rata-rata percakapan hanya 5 menit padahal waktu rujukan kita adalah per jam. . Sebelum membangun BTS di suatu area tertentu, operator akan melakukan survey terhadap jumlah potensial pelanggan, sehingga bisa dengan akurat memasang jumlah TRX pada masing-masing sektor BTS. Kenapa tidak saja dipasang TRX sebanyak-banyaknya sekaligus? TRX yang berlebihan adalah pemborosan sumber daya, baik CAPEX maupun OPEX. Sebaliknya juga, operator tidak menginginkan TRX yang terpasang tidak mampu mengakomodasi jumlah potensial pelanggan di suatu area tertentu. Bagaimana operator bisa seimbang dalam mengalokasikan jumlah TRX? Prinsipnya, operator ingin memaksimalkan potensi kapasitas TRX yang dipasangnya. TRX-TRX lain dalam sektor BTS, masing-masing 8 TS, yang sepenuhnya dialokasikan untuk kanal percakapan pelanggan bisa menampung 8 percakapan sekaligus. Ini potensi maksimal yang dimilikinya. Kenyataannya TRX yang ada tidak setiap saat terisi penuh. Pada jam-jam tertentu kanal-kanal trafik lebih banyak kosong, tetapi sebaliknya pula pada jam-jam tertentu jumlah pelanggan yang ingin mengakses kanal trafik itu jauh lebih banyak dari kapasitas yang ditawarkan sehingga terjadi blocking. Selain itu, pelanggan memulai dan mengakhiri percakapan tidak selalu bersamaan. . Operator tidak hanya memastikan berapa kapasitas TRX yang dibutuhkan pada keadaan trafik normal tetapi juga cukup fleksibel untuk mengakomodasi lonjakan trafik pada jam-jam sibuk. Untuk melakukan itu ada konsep yang dikenal sebagai Grade of Service (GOS) atau kelas layanan. GOS menentukan berapa banyak potensial trafik pelanggan yang tidak bisa diakomodasi per seratus pelanggan. Jika dikatakan GOS-nya adalah 2 % berarti akan ada 2 pelanggan yang ditolak pada setiap 100 panggilan selama 1 rujukan waktu. Sekarang, contoh hitung-hitungan: berapa banyak jumlah TRX trafik (TCH) yang harus disediakan oleh operator jika terdapat pontensi trafik 100 Erlang dengan GOS 5 %? Traffik 100 Erlang berarti akan ada 100 pelanggan yang menduduki kanal trafik (TS) di TRX TCH terus menerus selama sejam penuh, dan akan ada 5 pelanggan potensial yang tidak bisa menduduki kanal trafik. Menghitungnya dapat memakai rumus Erlang B yang sudah disediakan dalam bentuk tabel atau kalkulator Erlang B (ribet dengan rumus manual). Pada contoh kita di atas, inputan datanya adalah 100 Erlang dan GOS 5 %: dengan menggunakan tabel/kalkulator Erlang B, hasilnya operator harus menyediakan sebanyak 105 TS atau kurang lebih 14 TRX TCH (105/8) untuk kebutuhan trafik ini (dengan asumsi menggunakan full rate). Jika jumlah potensial pelanggan bertambah di atas 100 Erlang maka TRX harus ditambah, jika tidak akan terjadi banyak blocking, khususnya pada jam-jam sibuk. Inilah alasan operator harus membangun lebih banyak BTS yakni untuk mengakomodasi lebih banyak pelanggan, dan tentu saja meningkatkan revenue-nya. Logical Channel Pada TRX GSM Tidak semua TS dalam TRX dapat digunakan sebagai kanal trafik percakapan pelanggan (TCH). Ada TS yang harus dialokasikan sesuai dengan tugas masing-masing logical channel. Logical channel TCH tentu saja berfungsi sebagai kanal untuk pelanggan melakukan percakapan. Melalui logical channel ini operator mendapatkan revenue voice-nya. Selain itu, ada 2 logical channel lain yang disebutkan sebelumnya dengan fungsinya: 1) logical channel yang akan dipakai oleh BTS untuk menyediakan sinyal -logical channel ini disebut sebagai Broadcast Control Channel atau BCCH-; 2) Logical channel yang akan dipakai oleh handphone untuk mendapatkan akses percakapan ke BTS –logical channel ini disebut Random Access Channel atau (RACH). Ini hanya beberapa dari logical channel yang tersedia untuk melakukan fungsi komunikasi GSM. Beberapa, tetapi tidak semua, akan diuraikan di sini. RACH dipakai oleh handphone yang akan melakukan panggilan saja. Jika handphone tersebut menerima panggilan maka BTS akan menggunakan logical channel yang disebut Paging Channel (PCH) untuk memberitahu handphone tersebut. Jika handphone tersebut menjawab panggilan BTS, melalui PCH, maka BTS akan menyediakan 1 logical channel buat handphone untuk melakukan persiapan panggilan, yang disebut Stand Alone Dedicated Control Channel atau SDCCH. Selain membantu TCH, SDCCH juga adalah kanal yang dipakai untuk mengirim dan menerima SMS. Setiap sektor BTS harus memiliki kanal BCCH masing-masing. Jika 1 BTS memiliki 3 sektor maka BTS tersebut wajib memiliki 3 BCCH. Sebenarnya BCCH menentukan independensi dan identitas suatu sektor sehingga menjadi unik. Selain BCCH, 1 sektor harus memiliki beberapa kanal SDCCH. Sisanya bisa digunakan sebagai kanal trafik yang menghasilkan uang. Dengan contoh sederhana lagi, jika 1 sektor BTS memiliki 4 TRX (masing-masing 8 TS) maka berikut kira-kira pembagian logical channel-nya: pada TRX I akan ditempatkan BCCH dan SDCCH. 1 TS untuk BCCH, 2 TS untuk SDCCH dan sisa 5 TS pada TRX I dan 3 TRX lainnya akan dipakai semuanya untuk TCH, sehingga total TS TCH ada 5 + 3×8 = 29 TS. Bagaimana dengan RACH & PCH yang disebutkan sebelumnya? Secara bergantian mereka akan memakai TS yang digunakan SDCCH sehingga tidak ikut dihitung sebagai TS khusus. Kemungkinan akan ada logical channel lain yang ingin dipakai di sektor tersebut seperti logical channel untuk cell broadcast (CBCH) atau logical channel untuk GPRS dan EDGE (PDCH). Penambahan logical channel akan mengurangi kanal TCH secara keseluruhan.