## CALL SETUP FAILURE PADA JARINGAN CDMA
2000 1X

## Budihardja Murtianta
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – UKSW
Jalan Diponegoro 52-60, Salatiga 50711
Email: budihardja@yahoo.com

## INTISARI
Pertumbuhan  pelanggan  yang  pesat  dan  persaingan  yang  tinggi  dari  para penyedia  jasa  telekomunikasi  seluler  menuntut  peningkatan  kualitas  pelayanan. Origination  Call  Success  Rate  (OCSR) merupakan  salah  satu  penentu  kualitas layanan  jaringan Code  Division  Multiple  Access  (CDMA) , OCSR yang  rendah mengindikasikan banyak terjadi call setup failure .  Untuk mengetahui penyebab call setup  failure dilakukan  penelitian  pada  sebuah  jaringan CDMA nyata  yaitu  pada suatu  perusahaan  di  daerah  Yogyakarta.  Penelitian  dilakukan  melalui  pengambilan data statistik serta drive test di daerah Sleman.
Hasil  penelitian  pada  daerah  Sleman  menyatakan call  setup  failure terjadi  karena jangkauan  yang buruk ( poor coverage ). Poor coverage ini terjadi karena jarak antara Base  Tranceiver  Station  (BTS) yang  terlalu  jauh  yaitu  10km.  Untuk  mengatasi call setup failure di daerah ini, disarankan untuk membangun sebuah BTS diantara kedua BTS yang sudah ada sehingga jarak antara BTS menjadi 5km.
Kata Kunci : Call set up failure, Coverage

## 1. PENDAHULUAN
CDMA adalah  suatu  metode  akses  jamak  yang  memungkinkan  semua user menggunakan  frekuensi  yang  sama  pada  waktu  yang  sama  pula.  Pada  jaringan CDMA setiap  user  diberikan  kode  yang  unik  yang  digunakan  untuk  mengkodekan sinyal  informasinya.  Deretan  kode  unik  untuk  setiap user didapatkan  dari  deretan kode  acak  semu  yang  saling  orthogonal. CDMA menggunakan  teknologi Spread Spectrum ( SS )  atau  spektrum  tersebar. SS ini  merupakan  suatu  sistem  modulasi
dengan sinyal yang dikirimkan menduduki lebar pita frekuensi yang jauh lebih besar daripada spektrum minimal yang dibutuhkan untuk mengirimkan suatu informasi.
CDMA  2000  1X merupakan  perkembangan  dari CDMA  IS-95 .  Pada CDMA 2000  1X, kanalisasi  pada uplink menggunakan  kode walsh yang  tetap  agar Mobile Station ( MS) dapat  mentranmisikan  beberapa  kanal  sekaligus. CDMA  2000  1X memiliki  kecepatan  transfer  maksimal  data  sebesar  153.6  kbps. CDMA  2000  1X memiliki  jumlah  kanal  yang  berbeda  dibandingkan  dengan CDMA  IS-95. Pada CDMA  2000  1X, kanal  trafik forward maupun  kanal  trafik reverse dibedakan  lagi menjadi beberapa kanal. Kanal trafik pada CDMA 2000 1X adalah sebagai berikut:
1. Fundamental channel ( F-FCH )
Kanal  ini  digunakan  untuk  membawa  informasi  berupa  suara  dan  dapat  juga digunakan untuk membawa informasi berupa data dengan kecepatan rendah.
2. Dedicated control channel ( F-DCCH )
Kanal  ini  berpasangan  dengan F-FCH. Kanal  ini  dapat  digunakan  untuk mengetahui informasi power control pada kanal F-FCH.
3. Suplemental channel ( F-SCH )
Kanal  ini  digunakan  untuk  membawa  informasi  berupa  data  dengan  kecepatan tinggi.  Data  yang  dilewatkan  kanal  ini  memiliki  kecepatan  19.2  sampai  153.6 kbps.

## 2. EURO COST-231 MODEL
Cost -231  model  adalah  suatu  formula  perhitungan loss propagasi  pada transmisi  radio  sistem  komunikasi  bergerak . Formula  ini  dikembangkan  oleh European Cooperative for Scientific and Technical Research Committee , merupakan pengembangan  dari  Hata  model  untuk  frekuensi  1800-2000MHz. COST -231  dapat digunakan  untuk  frekuensi  1500-2000MHz,  jarak  1-20km,  tinggi BTS 30-200m, tinggi antena MS 1-10m.
(2.1)
(2.2)
R =  jarak maksimal antara BTS dan MS
L = path loss maksimal yang diperbolehkan
fc =  frekuensi carrier dalam  MHz  (pada  perusahaan  digunakan  frekuensi 1900MHz)
hb = tinggi antena ( BTS ) dalam meter;  jangkauannya 30-200m (pada perusahaan digunakan BTS dengan tinggi 70m).
a(hm) = faktor koreksi tinggi antena MS .
a (hm) dihitung dengan persamaan:
(2.3)
hm   = rata-rata tinggi antena MS (1.5meter).

## 3. CALL SETUP
Call  setup adalah  proses  pembangunan  hubungan  antara MS dan BTS yang nantinya  oleh MS akan digunakan  untuk  menerima  atau  melakukan  panggilan. Call setup sendiri dibedakan menjadi dua yaitu origination call setup dan termination call setup . Origination call  setup terjadi  pada MS yang  melakukan  panggilan  keluar sedangkan termination call setup terjadi pada MS yang menerima panggilan. Gambar 1 menunjukkan proses call flow atau langkah-langkah call setup.
Gambar 1 . Call Flow
Langkah-langkah call setup dapat dijelaskan sebagai berikut:
1. MS akan  mengirimkan origination  message . Origination  message ini  berisi parameter-parameter  yang  mengidentifikasikan MS .  Selain  itu  pada  origination message  ini  dapat  diketahui  besar E c /I o dari pilot aktif,  perlu  dilakukan softhandoff atau tidak dan nomor yang yang dituju oleh MS . Origination message dikirim melalui access channel .
2. Setelah  menerima origination  message dari MS maka BTS akan  mengirimkan pesan sebagai penanda  yang disebut base station ack order . Pesan ini membawa International  Mobile  Subscriber  Identity ( IMSI) .  Dalam IMSI ini  terdapat  kode negara, kode operator dan kode indentitas dari MS itu sendiri.
3. BTS mengirim  L3 info  message yang  berisi Call  Management (CM) service request ke Mobile Switching Centre (MSC)
4. MS C mengirim assignment request ke BTS
5. BTS menyiapkan traffic  channel yang  akan  digunakan  dan  memberitahu MS melalui paging  channel dengan  mengirim Channel  assignment  message ke MS . Dalam  pesan  ini  terdapat  frekuensi  yang  akan  digunakan  serta  kode walsh yang akan digunakan.
6. BTS kemudian  mengirim  frame  kosong  yang  disebut preamble dengan walsh code yang  sudah  ditentukan  menggunakan traffic  channel yang  telah  disiapkan tersebut. Sebagian dari frame kosong tersebut akan dikembalikan ke BTS .
7. BTS yang  telah  menerima  sebagian preamble tersebut  mengirim ack  order ke MS . Pesan ini dikirimkan melalui reverse traffic channel .
8. Setelah  menerima ack  order dari BTS , MS akan  mengirim ack  order ke BTS melalui forward traffic channel .
9. Pesan ini terdapat kecepatan data yang dapat digunakan oleh user.
10. Sebagai  penanda  telah  menerima service  connect  message maka MS akan mengirim service connect completion message ke BTS .
11. Selanjutnya BTS memberitahu MS C bahwa persiapan komunikasi selesai dengan mengirim assignment complete ke MS C.
12. MS C  akan  mengirim ringback  tone ke MS yang  dituju.  Selanjutnya  percakapan dapat dilangsungkan.

## 4. CALL SETUP FAILURE
Call  setup dinyatakan  gagal  apabila MS telah  mengirim origination  message tetapi  tidak  menerima service  connect  completion  message dari BTS . Call  setup failure ini  dapat  terjadi  karena  beberapa  hal.  Parameter-  parameter  yang  perlu diperhatikan untuk mengetahui penyebab adanya call setup failure antara lain:
1. MS Rx power
Parameter ini menunjukkan besarnya daya yang diterima MS
2. MS Tx power
Parameter  ini  menunjukkan  besarnya  daya  yang  ditransmisikan  oleh MS dan dapat diterima dengan baik oleh BTS
3. Ec/Io
Ec/Io adalah ratio  energi  yang  diterima MS yaitu  energi  dari  kanal  pilot  dengan energi  total  yang  diterima MS .  Energi  total  yang  diterima MS bukan  hanya berasal dari kanal pilot tetapi ada energi  yang berasal MS lain atau dapat disebut interferensi.
4. INIT_PWR
INIT_PWR atau Initial  power adalah  faktor  koreksi  yang  digunakan MS pada open-loop power estimation untuk transmisi pertama pada access channel . Open- loop  power  estimation adalah  perhitungan  untuk  menentukan  besar  daya  yang akan  digunakan MS untuk  transmisi  berdasar  daya  yang  dapat  diterima MS tersebut. INIT_PWR memiliki range nilai antara -16dB sampai 15dB dengan nilai standar  0dB.  Nilai INIT_PWR yang  besar  memudahkan  dalam access  channel tetapi  meningkatkan  interferensi  pada reverse  link ( reverse  interference) yang timbul karena daya transmisi MS yang besar sehingga menginterferensi MS yang lain.
5. NOM_PWR
NOM_PWR atau Nominal transmit power offset , parameter  yang digunakan BTS sebagai faktor koreksi pada open-loop power control . Memiliki range nilai antara -8dB sampai 7dB.
6. PWR_STEP
PWR_STEP atau power  step adalah  kenaikan  transmit  power MS diantara  probe pada access probe sequence . Memiliki range nilai 0dB sampai 7dB.
7. NUM_STEP
NUM_STEP adalah  nomor  dari access  probe . Memiliki range nilai 1dB  sampai 15dB.  Dengan  nilai  standar  6.  Nilai NUM_STEP yang  tinggi  dapat  menaikkan probabilitas access tetapi juga meningkatkan waktu akses.
8. MAX_REC_SEQ
MAX_REC_SEQ menunjukkan  jumlah  maksimal access  probe  sequence untuk sebuah permintaan access channel . Nilainya harus lebih dari 0. Memiliki range 1 sampai 15. Dengan nilai standar 2. Nilai MAX_REC_SEQ yang tinggi menaikkan probabilitas akses tetapi mengakibatkan delay pada waktu akses.
9. MAX_RSP_SEQ
Parameter ini menunjukkan  jumlah maksimal access probe untuk sebuah respon access channel. Nilainya harus lebih dari 0. Memiliki range 1 sampai 15, dengan nilai standar 2.
10. TA
Acknowledgement Response  Timeout ( TA )  adalah  waktu  yang  diperlukan    untuk menerima  sebuah  pesan  jawaban  ( ack  order ).  Batas  maksimal  TA  adalah 1360ms. Nilai TA dapat dihitung dengan persamaan:
TA = 80ms x (2+ ACC_TMO )
11. IP
IP atau initial open-loop power adalah daya  yang ditransmisikan oleh MS untuk melakukan  akses  ke BTS. Parameter  ini  dapat  dihitung  dengan  cara  sebagai berikut:
dengan k = -73 untuk 800 MHz seluler dan -76 untuk 1900 PCS
Mean Input Power adalah daya rata-rata yang diterima MS.

## 5. DATA PENELITIAN
Data yang dikumpulkan pada penelitian ini adalah data statistik dan data yang diperoleh  dengan  melakukan drive  test yang  kemudian  diproses  dengan  program penganalisanya. Data statistik  adalah data  yang diperoleh  langsung dari perusahaan. Data statistik yang diambil berupa Origination Call Setup Success Rate ( OCSR ) data
IP = k - Mean Input Power (dBm) + NOM_PWR (dB)
- NOM_PWR_EXT x 16 (dB) + INIT_PWR (dB)
ini  sudah  dalam  bentuk  persentase. OCSR adalah  rata-rata  kesuksesan call  setup pada  suatu  daerah. Drive  test ( DT )  adalah  metode  merekam  data  kinerja  jaringan melalui sebuah MS yang bergerak dengan suatu rute pada daerah yang tercakup BTS . DT dilakukan  selama  5  hari  untuk  memperoleh  5  data  masing-masing  pada hari yang berbeda. Gambar 2 menunjukkan peta DT untuk daerah Sleman.
Gambar 2. Peta Jalur DT untuk Daerah Sleman

## 5.1. Data Statistik
Data  yang diperoleh pada penelitian  ini  selanjutnya dianalisa untuk memperoleh penyebab call  setup  failure dan  menentukan  saran  penanganannya.  Data  ini dibedakan  menjadi  dua  yaitu  data  statistik  dan  data  hasil DT .  Data  statistik  ini diperoleh  secara  langsung  dari  perusahaan.  Tabel  1  merupakan  data  yang menunjukkan OCSR ( Origination  Call  Success  Rate) dalam  persen  (%)  yang diperoleh dari perusahaan. Pada tersebut kolom pertama menunjukkan  identitas dari sel pada jaringan CDMA di perusahaan. Kolom kedua menunjukkan nama daerah sel.
Kolom  ketiga  menunjukkan  rata-rata  jumlah  panggilan  keluar  yang  dilakukan  pada masing-masing  daerah,  sedangkan  kolom  keempat  menunjukkan  jumlah  panggilan keluar  yang  berhasil.  Dari  Tabel  1  diketahui  ada  daerah  dengan call  success  rate yang  rendah  yaitu  70.72%  di  daerah  Sleman.  Karena  nilai  yang  rendah  maka penelitian selanjutnya dilakukan pada daerah tersebut dengan cara DT .
Tabel 1 . Origination Call Success Rate
Cell_ID Site_Name
SumOf1X: Number of Voice Origination Calls SumOf1X: Number of Successful Voice Originating Calls OCSR
(%) YKT_1D001_1 Sudirman 261 241 92.34 YKT_1D001_2 Sudirman 328 309 94.21 YKT_1D001_3 Sudirman 463 421 90.93 YKT_1D002_1 Prambanan 308 222 72.08 YKT_1D002_2 Prambanan 465 451 96.99 YKT_1D002_3 Prambanan 449 435 96.88 YKT_1D003_1 Nitipuran 219 201 91.78 YKT_1D003_2 Nitipuran 593 480 80.94 YKT_1D004_1 Surokarsan 417 406 97.36 YKT_1D004_2 Surokarsan 331 317 95.77 YKT_1D004_3 Surokarsan 473 453 95.77 YKT_1D007_1 Nganti 109 97 88.99 YKT_1D007_2 Nganti 228 212 92.98 YKT_1D008_1 Muron 401 353 88.03 YKT_1D008_2 Muron 313 304 97.12 YKT_1D009_1 Kujomsari 196 165 84.18 YKT_1D010_1 Dukuh 311 300 96.46 YKT_1D010_2 Dukuh 285 277 97.19 YKT_1D014_1 Deresan 297 255 85.86 YKT_1D014_2 Deresan 228 204 89.47 YKT_1D015_1 Sleman 181 128 70.72 YKT_1D016_1 Caturharjo 367 325 88.56

## 5.2. Hasil DT dan Analisanya
Data  ini  berupa  gambar  rute DT yang  dilalui  beserta  nilai  masing-masing parameter.  Data  ini  juga  menunjukkan  ada  tidaknya call  setup  failure .  Data  ini dibedakan  menjadi  tiga  sesuai  parameter  yang  digunakan  yaitu E c /I o ,  Rx  power,  Tx power .  Untuk  mengetahui  kualitas  parameter  yang  sudah  terukur,  dapat dibandingkan dengan nilai standar parameter pada Tabel 2.
Tabel 2. Standar Nilai Parameter Warna E c /I 0 Rx power Tx power Kriteria [+INF,-6] [+INF,-65] [-20,-INF] Sangat baik [-6,-8] [-65,-75] [-10,-20] Baik [-8,-10] [-75,-85] [3,-10] Cukup baik [-10,-12] [-85,-95] [13,3] Cukup [-12,-15] [-95,-105] [23,13] Buruk [-15,-INF] [-105,-INF] [+INF,23] Sangat buruk
Gambar  3a,  3b,  dan  3c  merupakan  sampel  dari  peta DT untuk  masing-masing parameter.
Gambar 3a. E c /I 0 yang Terukur pada Daerah Sleman
Gambar 3b. Nilai Rx Power yang Terukur pada Daerah Sleman
Nilai E c /I 0 yang diperoleh melalui DT kebanyakan berwarna  kuning dan merah, ini menunjukkan  nilai E c /I 0 yang  buruk.  Pada  beberapa  titik  bahkan  terdapat  warna hitam.  Nilai E c /I 0 yang  buruk  ini  dapat  disebabkan  oleh  beberapa  hal  yaitu  terjadi interferensi  dan poor  coverage. Gambar  3b  menunjukkan  besar Rx  power (dalam dBm). Nilai Rx power yang baik ditandai dengan warna biru muda dan yang terburuk dengan  warna  hitam.  Nilai Rx  power yang  diperoleh  pada  daerah  ini  cukup  atau kurang  yaitu  antara  -105dB  sampai  -95dB  atau  warna  kuning  dan  merah.  Dengan nilai Rx  power yang  diperoleh  dari DT dapat  dinyatakan MS masih  berada  pada jangkauan BTS tetapi dengan kondisi yang buruk. Gambar 3c menunjukkan besar Tx power (dalam dBm).
Gambar 3c. Tx Power yang Terukur pada Daerah Sleman
Tx  power juga  dilambangkan  dengan  warna  biru  muda  untuk  sinyal  terkuat dan hitam untuk terendah. Nilai Tx power yang didapat dari DT antara 3 sampai 23. Dengan  nilai Tx  power demikian,  besar  kemungkinan MS tidak  dapat  melakukan komunikasi  dengan BTS .  Karena  nilai E c /I 0, Rx  power,  dan Tx  power yang  dapat dikategorikan  cukup  bahkan  buruk,  serta  pada  saat  terjadi call  setup  failure MS masih  berada  dalam cell yang  melayaninya,  maka  dapat  disimpulkan  pada cell dimana  dilakukan DT terjadi poor  coverage (  jangkauan  sinyal  yang  buruk).
Sebenarnya terdapat beberapa sebab yang menimbulkan poor coverage ini, misalnya keadaan  topografi  yang  buruk,  kurangnya  jaringan  atau BTS yang  melayani.  Pada daerah  Sleman  ini,  tidak  terdapat  gangguan  topografi  yang  berarti,  tidak  terdapat perbukitan  ataupun  gedung-gedung  yang  terlalu  tinggi  yang  dapat  mengakibatkan
terjadinya poor coverage. Kemungkinan terjadinya poor coverage karena jarak BTS dan MS yang  terlalu  jauh.    Untuk  memastikan poor  coverage ini  terjadi  karena kurangnya BTS atau  dapat  dikatakan  jarak  antara BTS terlalu  jauh  maka  perlu diketahui  jarak  maksimal  antara BTS yang  diperbolehkan.  Untuk  mengetahui  jarak maksimal antara BTS dapat dihitung dengan persamaan 2.2:
Dari persamaan 2.3, a (hm) dihitung dengan persamaan:
Nilai parameter-parameter dalam persamaan 2.2 dapat dilihat dalam Tabel 3 berikut.
Tabel 3. Nilai Parameter BTS
Sedangkan nilai a(hm) dihitung dengan persamaan 2.3
Pada  persamaan  2.2,  untuk  menghitung  jarak  maksimal  antara BTS dan MS dibutuhkan  nilai path  loss maksimal  yang  diperbolehkan.  Nilai path  loss ini  dapat dilihat pada Tabel 4 berikut.
Tabel 4. Maximum Allowable Path Loss
Dari  Tabel  4  terdapat  dua  nilai maximum  allowable  path  loss yaitu  untuk uplink dan downlink .  Selanjutnya  dari  kedua  nilai  ini  dapat  dihitung  besar  jarak
Parameter
Frekuensi carrier (fc) 1900MHz Tinggi BTS (hb) 70m Tinggi MS rata-rata (hm) 1.5m Link Budget Maximum allowable Path Loss Uplink Link Budget 147.3 Downlink Link Budget 152.6
maksimal  antara BTS dan MS (R) . Perhitungan  nilai  R  untuk uplink berdasar persamaan 2.2 adalah sebagai berikut:
Perhitungan nilai R untuk downlink berdasar persamaan 2.2 adalah sebagai berikut:
Karena  kedua  nilai  R  yang  diperoleh  berbeda,  maka  digunakan  nilai  R  yang terkecil  sebagai  batasan  maksimal  jarak  antara BTS dan MS. Apabila  digunakan  R yang  besar  (4.27  km)  maka  pada uplink saat MS berada  pada  jarak  tersebut,  sinyal yang  dipancarkan MS tidak  akan  mencapai BTS yang  bersangkutan  dengan  baik. Oleh sebab itu digunakan nilai R sebesar 2.95 km. Pada daerah Sleman ini diketahui jarak  antara BTS dan MS melebihi  nilai  R  yang  ditetapkan.  Karena  pada  daerah  ini jarak antara dua BTS sejauh 10km, maka dengan asumsi sel seragam, jarak maksimal BTS dan MS sebesar  5km.  oleh  sebab  itu  terjadi poor  coverage .  Untuk  mengatasi poor coverage ini, disarankan membangun BTS di antara  kedua BTS yang telah ada di  daerah  Sleman.  Sehinga  jarak  antar BTS menjadi  5km,  dengan  kata  lain  jarak terjauh antara BTS dan MS 2.5 km.

## 6.   KESIMPULAN
1. Berdasarkan  data  statistik  yang  diperoleh  dari  perusahaan  Sleman  adalah daerah yangtermasuk  paling banyak mengalami call setup failure.
2. Pada daerah Sleman, nilai parameter parameter Rx power, TX power , dan E c /I 0 nilainya  cukup  dan  buruk,  nilai  ini  menandakan  pada  daerah  tersebut  terjadi poor coverage yang menyebabkan terjadinya call setup failure.
3. Poor coverage pada daerah Sleman terjadi karena jarak antara BTS terlalu jauh yaitu  10km  sedangkan  jarak  antara BTS yang  baik  adalah  2x2.95km  yaitu 5.9km.
4. Untuk mengatasi call setup failure di daerah Sleman disarankan agar dibangun BTS tambahan  yang  letaknya  di  antara  kedua BTS yang  sudah  ada  sehingga jarak antara BTS menjadi 5km.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Yang, Samuel C, “ CDMA RF System Engineering”, Artech House, 1998.
2. Rappaport,  Theodore  S,  “ Wireless  Communications  Principles  &  Practice ”, Prentice-Hall PTR, 1996.
3. Korhonen, Juha, “ Introduction to 3G Mobile Communications ”, Artech House, 2003.
4. Groe,  John  B.,  Larson,  Lawrence  E,  “ CDMA  Mobile  Radio  Design ”,  Artech House, 2000.
5. Yang,  Samuel  C,  “3G CDMA 2000 Wireless  System  Engineering ”,  Artech House, 2004.
6. ZTE Network, ” ACDMA-320-C1 CDMA Optimization Subjects ”, China.
7. Baxter,  Scott,  “ CDMA  Performance  and  Analysis,  Principle  and  Tool ”, November 2004.