Cellular Network

TUGAS MATA KULIAH PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK

JARINGAN SELULER

Dosen Pengampu : Dr. tech.Ahmad Ashari,M.Kom

Disusun Oleh :

Vittalis Ayu (336520)

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

PROGRAM S2-ILMU KOMPUTER

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2013

A. Cell Splitting

Ketika jumlah pelanggan meningkat dan mencapai jumlah maksimum yang dapat dilayani sel, maka sel-sel harus dibelah menjadi sel-sel yang lebih kecil dan masing-masing mempunyai jumlah kanal yang sama serta dapat melayani jumlah pelanggan yang sama seperti sel asalnya. Dengan proses pembelahan sel, jumlah pelanggan potensial dapat ditingkatkan tanpa kebutuhan tambahan bandwidth.

Gambar. Pemecahan sel berdasarkan kepadatan area

Pembelahan sel bisa dilakukan dengan cara melakukan sektorisasi pada pusat sel, atau dengan membelah pusat grup sel menjadi sel-sel yang lebih kecil.

B. Frequency reuse

Frequency Reuse adalah penggunaan ulang sebuah frekuensi pada suatu sel, dimana frekuensi tersebut sebelumnya sudah digunakan pada satu atau beberapa sel lainnya. Jarak antara 2 sel yang menggunakan frekuensi yang sama ini harus diatur sedemikain rupa sehingga tidak akan mengakibatkan interferensi. Latar belakang penerapan frequency reuse ini adalah karena adanya keterbatasan resource frekuensi yang dapat digunakan, sedangkan kebutuhan akan ketersedian coverage area yang lebih luas terus meningkat. Maka agar coverage area baru dapat diwujudkan, dibuatlah sel-sel baru dengan menggunakan frekuensi yang sudah pernah digunakan sebelumnya oleh sel lain. Dalam penggunaan kembali kanal frekuensi diusahakan agar daya pemancar masing-masing BS tidak terlalu besar, hal ini untuk menghindari adanya interferensi akibat pemakaian kanal yang sama Interferensi Co-Channel). Jarak minimum frequensi reuse yang diperbolehkan, ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu jumlah sel yang melakukan frequency reuse, bentuk geografi suatu wilayah, tinggi antena dan besarnya daya pemancar masing-masing base station. Gambar di bawah ini menunjukan pemetaan geographis penggunaan freukensi pada beberapa sel, dimana digunakan mekanisme frequency reuse.

C. Fading

Fading merupakan gejala yang dirasakan oleh penerima akibat adanya fluktuasi level daya sinyal yang diterima oleh receiver. Dilihat dari penyebab, fading ini dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu :

1. Multipath, terjadi karena terdapat objek antara pengirim dan penerima sehingga gelombang yang sampai ke penerima berasal dari beberapa lintasan (multipath). Akibat adanya fenomena ini menyebabkan efek : Fading, yaitu fluktuasi sinyal di penerima

Delay Spread, yaitu distribuai time delay dari masing-masing path yang dapat menyebabkan ISI (Inter Symbol Interference).

Analisa efek fading akibat multipath (Fast fading) ini dapat didekati dengan beberapa distribusi level, antara lain : Rician, jika sinyal yang dominan sampai ke penerima adalah sinyal yang

bersifat Line Of Sight (direct path). Rayleigh, jika sinyal yang dominan sampai ke penerima adalah sinyal

yang bersifat tidak langsung (indirect path).

2. Shadowing, terjadi karena adanya efek terhalangnya sinyal sampai ke penerima akibat oleh gedung bertingkat, tembok, dll. Fluktuasi sinyal akibat shadowing ini adalah bersifat lambat (Slow Fading). Pandekatan yang dapat dilakukan untuk menganalisis efek shadowing ini adalah dengan menggunakan distribusi log normal.

D. Sistem Akses Jamak

Sistem akses jamak digunakan dalam rangka tiap user dapat mengakses suatu kanal atau medium secara bersama-sama. Contohnya pada teknologi mobile cellular, dimana suatu sel mempunyai lebar bandwidth tertentu harus melayani beberapa user secara simultan.

Tujuan utama dari pengunaan teknik akses jamak ini adalah untuk meningkatkan effisiensi pemakaian kanal (utilitas kanal). Beberapa sifat dari teknik akses jamak ini antara lain :

Jumlah kanal yang terbatas, misalnya : alokasi bandwidth tertentu, kabel telepon yang terbatas, dll.

Kanal harus digunakan bergantian, dimana maksimum jumlah user yang dilayani sesuai dengan jumlah kanal yang tersedia.

Ketika suatu kanal yang digunakan sudah selesai maka kanal tersebut dapat diduduki oleh user lainnya.

Dapat kemungkinan terjadinya blocking jika suatu saat kanal sudah penuh dan masih terdapat user yang ingin mengakses.

Sistem akses jamak yang utama dapat dibedakan menjadi 3 macam, yaitu :

Pembagian kanal berdasarkan frekuensi : Frequency Division Multiple Access Pembagian kanal berdasarkan waktu : Time Division Multiple Access Pembagian kanal berdasarkan kode : Code Division Multiple Access

Secara umum jika ketiga teknik akses tersebut dibandingkan maka dapat kita lihat modelnya pada gambar berikut :

Gambar 4.1 Perbandingan antar Sistem Akses Jamak

Masing-masing teknik akses jamak tersebut akan dijelaskan sebagai berikut :

1. Frequency Division Multiple Access (FDMA)

Pada teknik akses jamak ini kanal dibedakan atas pembagian frekuensi,

sehingga tiap user mengakses medium fisik (udara atau kabel) dengan frekuensi

yang berbeda-beda. Agar masing-masing user tidak saling menginterferensi

akibat ketidaklinieran filter atau harmonisa yang timbul, maka biasanya

diperlukan guardband antar kanal frekuensi yang berdekatan, seperti yang terlihat

pada gambar berikut ini :

Gambar 4.2. Teknik FDMA

Kelebihan dari teknik akses ini adalah :

o Sifatnya sederhana, tiap user menggunakan kanal secara independen terhadap satu sama lain, sehingga tidak memerlukan pewaktuan dalam pendudukannya.

o Bandwidthnya relatif sempit, sehingga sifat fading terhadap masing-masing kanalnya adalah flat.

Kekurangan dari teknik akses ini adalah :

o Pemborosan frekuensi, karena semakin banyak user yang ingin diakses secara bersama-sama, maka dibutuhkan bandwidth yang semakin lebar.

o Bandwidth yang sempit membuat aplikasi yang dapat digunakan sangat terbatas dan tidak bisa mengaplikasikan kecepatan rate variable.

o Kapasitas rendah o Kemungkinan derau intermodulasi antar carrier, sehingga diperlukan filter

yang sangat bagus untuk menghindarai terjadinya interferensi antar kanal yang berdekatan.

Standard RAN yang menggunakan teknologi ini antara lain adalah :

a. AMPS (Advanced Mobile Phone Services) b. TACS (Total Access Communication System) c. NMT (Nordic Mobile Telepon)

2. Time Division Multiple Access (TDMA)

Pada teknik akses jamak ini kanal dibedakan atas pembagian waktu atau

time slot, sehingga tiap user mengakses medium fisik (udara atau kabel) dengan

time slot yang berbeda-beda. User akan menggunakan kanal pada time slot

tertentu dan mengirimkan informasi secara burst pada seluruh bandwidth yang

ada pada time slot tersebut. Untuk mencegah terjadinya tabrakan data antara user

yang time slotnya berdekatan akibat perbedaan jarak user dengan base station

maka diperlukan guardtime, seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini

Gambar 4.4 Teknik TDMA


o Interferensi antar kanal tidak terjadi, sehingga dapat memaksimalkan daya pancar.

o Dengan sistem modulasi orde yang lebih tinggi (misal 8 PSK, 16 PSK, dll) dapat meningkatkan kapasitas sistem.

o Dapat menggunakan rate yang variable, sehingga aplikasi yang dapat dilayani semakin beragam

o Bandwidthnya reletif lebih lebar dibandingkan AMPS


o Diperlukan pewaktuan sistem yang sangat ketat o Karena diperlukan informasi tambahan mengenai identitas pengirim maka

terdapat informasi tambahan yang harus dikirimkan, sehingga overheadnya cukup besar.


GSM (Global System for Mobile Communication) DAMPS (Digital Advanced Mobile Phone Services) PDC (Personal Digital Communication)

3. Code Division Multiple Access (CDMA) Pada teknik akses jamak ini kanal dibedakan atas pembagian code,

sehingga tiap user mengakses medium fisik (udara atau kabel) dengan code yang berbeda-beda dan saling orthogonal. Penggunaan kode tersebut menyebabkan rate transmisi dari informasi yang dikirimkan menjadi naik beberapa kali dari rate informasinya itu sendiri, yang disebut dengan Gain Processing. Masing-masing code bersifat seperti noise (pseudorandom noise) dan saling orthogonal satu dengan yang lainnya, sehingga ketika dicapur dengan informasi sinyal yang ditransmisikan mempunyai level yang sama dengan noise latar seperti terlihat pada gambar 2.1. User akan menggunakan kode tertentu dan mengirimkan informasi secara burst pada seluruh bandwidth yang ada.

Gambar 4.5 Teknik CDMA


o Bandwidth yang dikirimkan cukup lebar sehingga cocok untuk informasi yang yang banyak.

o Anti jamming o Kapasitas ditentukan oleh seberapa banyak code yang dapat dibangkitkan

dan bersifat orthogonal satu sama lainnya.


o Pemborosan bandwitdh o Untuk aplikasi Wideband maka sinyal yang ditrasnsmisikan dapat terkena

frequency selective fading. o Timbul effek near-far, sehingga diperlukan skema power control untuk

menjaga level interferensi yang berpengaruh pada kapasitas sistem.


a. IS-95 (Interim Standard 95) atau cdmaOne IS-95 merupakan sistem standard dari Amerika yang menggunakan dua band frekuensi, masing-masing 50 MHz, dimana dibedakan atas :

Komunikasi dari Base Station ke Mobile/Fixed Station (downlink/forward link): 824 – 849 MHz dan 1850 – 1910 MHz

Komunikasi dari Mobile/Fixed Station ke Base Station (uplink/reverse link): 869 – 894 MHz dan 1930 – 1980 MHz

b. IS-2000 (Interim Standard 2000) c. WCDMA (Wideband CDMA)

E. Duplexing

Pada komunikasi wireless jika dilihat dari arah komunikasinya (forward dan reverse link), maka pada teknik aksesnya dapat dibedakan menjadi FDD dan TDD

FDD (Frequency Division Duplex) Komunikasi arah kirim dan arah terima menggunakan frekuensi carrier yang berbeda, seperti yang terlihat pada gambar berikut

Gambar Sistem Duplex FDD

TDD (Time Division Dupleks) Komunikasi arah kirim dan arah terima menggunakan frekuensi carrier yang sama tetapi menggunakan time slot yang berbeda artinya pengaksessannya secara bergantian, seperti yang terlihat pada gambar berikut

Gambar Sistem Duplex TDD

F. Kanal Forward dan Reverse pada IS-95 (CDMA-one )

Arti kanal pada CDMA adalah carrier dengan lebar pita spektral tersebar, tempat suara dan data ditransmisikan dari pengirim ke penerima. Kanal pada IS-95 dibedakan atas kanal logik yang ada pada hubungan forward (dari RBS ke MS) dan reverse (dari MS ke RBS).

1. Kanal Forward Kanal forward CDMA terdiri dari Kanal Pilot, Kanal Sinkronisasi, Kanal Paging dan Kanal Trafik. Contoh struktur kanal forward ditunjukkan pada gambar berikut :

Comm. Tower Comm. TowerUser User

T1 T2

F(sama)

Comm. Tower Comm. TowerUser User

F1 F2

T(sama)

Kanal ForwardCDMA

KanalSync

KanalTrafik 1

KanalPaging 1

KanalPilot

KanalPaging 7

KanalTrafik 55

W0 W32 W1 W7 W8 W63

Datadan/atauKontrol

Sub kanalKontroldaya

Gambar 3.16. Contoh struktur Kanal Forward

Pada gambar di atas ditunjukkan jumlah maksimum kanal paging adalah 7 buah. Pada kasus lain, dapat saja mengganti semua kanal sinkronisaksi dan kanal paging menjadi kanal trafik. Sehingga didapatkan 63 buah kanal trafik.

Pada komunikasi forward, sinyal dari sel atau sektor yang berbeda dipisahkan dengan pembedaan time offset (offset waktu) dari suatu kode PN dasar yang disebut kode PN sinyal pilot, yaitu kode PN pendek yang dimodulasi dengan kode Walsh-0. Walsh-0 digunakan untuk membedakan kanal pilot dengan kanal yang lain. Sinyal pilot ditransmisikan oleh tiap RBS secara kontinyu. Pada pendeteksian sinyal pilot, sinyal yang paling kuat adalah offset waktu kode PN RBS yang terdekat. Setelah sinkronisasi, sinyal pilot digunakan sebagai referensi pembawa untuk demodulasi koheren sinyal-sinyal lain dari RBS tersebut.

Kode PN pendek menggunakan register geser linear yang menghasilkan deretan kode yang berlaju 1,2288 MHz , periode 32768 chip (26,666 ms) sehingga mempunyai durasi chip (Tc) sama dengan 813,802 ns.

Seluruh sinyal yang ditransmisikan oleh satu RBS menggunakan kode PN yang sama. Sinyal dari masing-masing kanal dibedakan oleh penerima unit mobil dengan menggunakan kode biner ortogonal menurut fungsi Walsh. Fungsi Walsh adalah kode-kode biner ortogonal yang memiliki perioda 64 chip dan berjumlah 64 macam kode yang berbeda secara ortogonal. Sifat ortogonal ini memungkinkan pemisahan sinyal-sinyal yang ditransmisikan oleh RBS untuk unit mobil yang berbeda.

Untuk kanal forward terdapat kanal pilot, kanal sinkronisasi, kanal paging dan kanal trafik forward. Sedangkan pada kanal reverse terdapat kanal akses dan kanal trafik reverse.

2. Kanal Reverse Komunikasi reverse mengacu pada transmisi dari unit mobil ke RBS.

Kanal reverse pada CDMA / IS-95 terdiri dari sejumlah n kanal akses dan 64 - n kanal trafik.

Jumlah kanal trafik reverse adalah sama dengan jumlah kanal trafik forward. Pada contoh di atas jumlah kanal trafik forward adalah 55, sehingga jumalah kanal trafik reverse juga diambil 55. Seluruh kanal ini menggunakan frekuensi pembawa yang sama.

Kanal ReverseCDMA

KanalTrafik 1

KanalAkses-n

KanalAkses-1

KanalTrafik 55

Dialamatkan olehLong Code

Data userdan/atauKontrol

Gambar 3.17. Contoh struktur Kanal reverse IS-95

Pada komunikasi reverse tidak digunakan sinyal pilot seperti pada komunikasi forward karena pertimbangan efisiensi daya pada handset.

Kanal-kanal pada komunikasi reverse dialamatkan oleh suatu kode panjang (long code) yang unik untuk setiap pelanggan. Dengan kode panjang, tiap pelanggan dapat dibedakan. Kode panjang tersebut dihasilkan oleh suatu generator PN dengan masukan 42 bit. Laju chip kode PN adalah 1,2288 Mcps, sehingga durasi chip adalah 813,802 ns.

3. Kanal Logik pada IS-95 Beberapa kanal logik pada IS-95 adalah :

a. Kanal trafik Kanal trafik adalah kanal informasi data dan suara antara RBS ke unit mobil atau sebaliknya, bersama-sama dengan signalling-nya. Terdapat empat macam kemungkinan laju transmisi yang bisa dilakukan (terkontrol oleh vocoder variabel), yaitu : 9600, 4800, 2400, dan 1200 bps (Rate Set I) dan 14400, 7200, 3600, dan 1800 bps (Rate Set II).

b. Kanal pilot (forward)

Kanal Pilot ditransmisikan setiap saat secara kontinyu oleh RBS pada Kanal Forward yang aktif, digunakan untuk melakukan akses pelanggan ke sistem.

Setiap sel memiliki sinyal pembawa untuk sinyal pilot, yang digunakan untuk sinkronisasi awal, dengan cara pendeteksian waktu dan fasa sinyal tersebut dari unit mobil. Setiap pilot menggunakan kode yang sama (Walsh-0), tetapi dengan offset (pergeseran) fasa berbeda-beda yang digunakan untuk membedakan sinyal pilot dari sel tertentu.

Sinyal pilot juga digunakan sebagai referensi pembawa (frekuensi dan fasa) untuk demodulasi sinyal oleh seluruh penerima di unit mobil. Sinyal pilot ditransmisikan dengan level daya relatif besar dari sinyal kanal yang lain untuk menjamin deteksi fasa yang akurat dan referensi sinyal pembawa.

Dengan sinyal pilot, nilai rata-rata perbandingan level sinyal diantara sel dapat diukur, dimana hal ini diperlukan unit mobil untuk menentukan saat terjadinya handoff. Daerah cakupan sel dapat dikontrol dengan memvariasikan level daya sinyal pilot.

c. Kanal sinkronisasi

Kanal Sinkronisasi adalah kanal pada hubungan forward yang digunakan selama tahap pengaksesan sistem oleh unit mobil. Kanal sinkronisasi mengandung informasi parameter-parameter sistem mengenai identitas (ID) sel, level daya sinyal pilot, waktu sinkronisasi sistem, dan laju data Kanal Paging.

d. Kanal paging

Setelah berhasil melakukan sinkronisasi, unit mobil kemudian menentukan dan mulai memonitor Kanal paging.

Kanal paging berisi 4 informasi utama :

Parameter sistem : berisi parameter registrasi dan detail Kanal pilot

Parameter akses : berisi informasi pada Kanal akses Neighbour List : berisi informasi offset (pergeseran) fasa dari

kanal bersebelahan CDMA channel list : berisi frekuensi-frekuensi yang disediakan

oleh sistem CDMA

Fungsi utama kanal paging adalah untuk memanggil unit mobil saat terjadi panggilan. Sinyal paging juga memberitahu unit mobil tentang informasi registrasi untuk mengunci Kanal trafik terhadap unit mobil lain yang tidak berkepentingan. Untuk menghemat baterai, Kanal

paging menggunakan mode time slot, dimana unit mobil diberitahu pada time slot tertentu.

e. Kanal akses

Kanal akses menyediakan komunikasi dari unit mobil ke RBS pada saat unit mobil tidak sedang memakai Kanal trafik. Fungsi utama Kanal akses adalah untuk pengalamatan panggilan, respon terhadap paging. Satu atau lebih kanal akses akan selalu berpasangan dengan kanal paging. Tiap kanal akses dibedakan berdasar kode PN-nya. RBS akan memberi respon terhadap kanal akses dengan memberi pada kanal paging, demikian sebaliknya unit mobil memberi respon terhasdap kanal paging dari RBS melalui kanal akses.

G. Multipath propagation Ada beberapa mekanisme dasar yang terjadi pada propagasi sinyal dalam sistem komunikasi bergerak :

Difraksi, jika antara antena Base Station dengan antena Mobile Station terhalang oleh suatu obstacles (Gedung, bukit, dll), maka MS masih dapat menerima sinyal dimana penurunan sinyalnya terhadap hubungan LOS dinyatakan dengan paramater difraksi v. Penambahan Loss yang terjadi akibat adanya difraksi merupakan fungsi dari parameter difraksi v

21

112RR

Hv

Refleksi, Terjadi jika sudut kedatangan sinyal langsung dan sinyal pantul kecil, dimana koefisien refleksi =1 dan refleksi menyebabkan phase gelombang berubah 1800.

Gambar 9.5 Refleksi

H. Handover

1. Definisi Handover adalah proses pengalihan kanal traffic secara otomatis pada MS yang sedang digunakan untuk berkomunikasi tanpa terjadinya pemutusan hubungan. Hal ini menjelaskan bahwa handover pada dasarnya adalah sebuah ‘call’ koneksi yang bergerak dari satu sel ke sel lainnya. Proses ini memerlukan alat pendeteksi untuk mengubah status dedicated node (persiapan handover) dan alat untuk menswitch komunikasi yang sedang berlangsung dari suatu kanal pada sel tertentu ke kanal yang lain pada sel yang lain.Keputusan untuk sebuah handover dibuat oleh BSC, yaitu dengan mengevaluasi secara permanent pengukuran yang diambil oleh BTS dan MS. Pengukuran rata-rata oleh BSC dibandingkan dengan nilai-nilai ambang batas (treshold); jika Px melebihi nilai treshold maka dimulai proses handover dengan mencari sebuah sel target yang cocok.

hBS

d

hMS

Handover terjadi karena kualitas atau daya ratio turun di bawah nilai yang dispesifikasikan dalam BSC. Penurunan level sinyal ini dideteksi dari pengukuran yang dilakukan MS maupun BTS. Konsekuensinya handover ditujukan ke sel dengan sinyal lebih besar. Selain itu, handover dapat terjadi apabila traffic dari sel yang dituju sudah penuh. Saat MS melewati sel, dialihkan ke ‘neighbouring cell’ dengan beban traffic yang lebih kecil. Handover bisa juga terjadi karena propagasi radio, distribusi trafik, aktivitas GSM, kegagalan peralatan.

2. Tujuan dari Handover: As imperceptible to user as possible. Sedapat mungkin tidak

dirasakan oleh pemakai dengan cara meminimisasi waktu handoff dengan menggunakan teknik interpolasi suara

As successfully as possible. Dengan meminimisasi error pada saat estimasi kebutuhan handoff

As infrequently as possible. MSC melakukan assign (sharing) pada kanal yang sama pada cell tetangga dan meminjam kanal lain dari cell tetangga pada cell sebelumnya (MSC assigns same channel in the second cell and ‘rents’ another channel from the second to the first cell)

3. Proses Handoff Proses handoff dimulai ketika mobile MS mendeteksi sinyal pilot yang

secara signifikan lebih kuat dibandingkan kanal trafik forward lainnya yang ditujukan kepadanya. MS tersebut akan mengirimkan pesan pilot measurement ke base station kandidat dengan sinyal terkuat tadi sekaligus menginstruksikan untuk memulai proses handoff. Cell site tersebut akan mengirimkan pesan handoff direction ke MS, mengarahkannya untuk melakukan handoff. Setelah mengeksekusi pesan handoff direction tersebut, MS akan mengirim pesan handoff completion pada kanal trafik reverse yang baru.

4. Permasalahan pada Handoff

Pada saat mobile station ( MS ) bergerak dari satu cell ke cell lainnya , traffik pada cell sebelumnya harus diubah ke kanal dengan traffik dan kanal kontrol cell yang baru.

Apabila terjadi kegagalan handover akan berakibat dropcall yaitu terputusnya hubungan saat percakapan sedang berlangsung. Faktor-faktor penyebab gagalnya handover antara lain :

o Interferensi yang tinggi o Setting parameter yang tidak baik o Kerusakan Hardware o Area cakupan radio jelek o Neighbouring cell relation yang tidak perlu o Masalah antenna receiver atau hardware BTS

5. Tipe handover berdasarkan cakupan handover :

a. Intra cell handover, pemindahan informasi yang dikirim dari satu kanal

ke kanal yang lain pada sel yang sama. Dilakukan karena terjadi gangguan interferensi atau operasi pemeliharaan.

b. Intra-BSC handover, yaitu handover yang dikontrol oleh BSC .BTS yang lama dan baru sama-sama dibawah kendali sebuah BSC .Handover ditangani seluruhnya oleh BSC. MSC menerima informasi lokasi sel baru yang digunakan MS dari BSC.

c. Intra-MSC Handover (handover yang terjadi dalam sebuah MSC) BTS lama yang baru berada dibawah sebuah MSC tapi dikendalikan oleh BSC yang berbeda.

d. Inter-MSC handover (handover antar dua MSC). BTS lama dan yang baru berada pada MSC area yang beda.

6. Tipe handover berdasarkan proses pembuatan dan pemutusan koneksi a. Soft handoff melibatkan inter-cell handoff dan termasuk tipe make

before-break connection. Koneksi antara MS dan cell site dilakukan oleh beberapa cell site selama proses handoff. Soft handoff hanya terjadi jika sel asal dan sel tujuan beroperasi pada kanal frekuensi yang sama.

b. Softer handoff adalah intracell-handoff yang terjadi antar sector dalam suatu cell site, dan termasuk tipe koneksi make-before-break. Pengalihan layanan dari satu sektor ke sektor lain dalam satu cell. Arah down-link sama dengan soft handoff sedang arah up-link proses seleksi terjadi di BTS

c. Hard handoff memungkinkan MS untuk berpindah dari CDMA ke

system lainnya, dan termasuk tipe koneksi break-before-make. Hard handoff juga bisa terjadi untuk 2 sel CDMA yang beroperasi pada frekuensi yang berbeda.

.

7. Handover berdasarkan bagian yang mengontrol handove

a. Eksternal handover Eksternal handover dikontrol oleh MS asal (inter-BSS & inter-MSC handover). Informasi pengukuran dilaporkan dari MS melalui kanal radio khusus dan diterima oleh BSS. Setelah dilakukan diproses pendahuluan hasilnya dikirim ke MSC.

b. Internal handover diinisiasi dan dilakukan dalam BSS tanpa referensi ke MSC asal (controlling MSC). Disini MSC hanya diinformasikan bahwa sebuah proses handover internal otomatis telah selesai dilakukan. Internal handover hanya terjadi antar sel pada BSS yang sama BSS dengan multi sel /multi BTS.

I. Cellular network evolution

Jaringan seluler telah mengalami perkembangan yang sangat pesat .Hingga 2013, tercatat sudah ada 4 generasi perkembangan jaringan seluler yaitu :

1. Generasi pertama Sejarah AMPS

Telepon seluler generasi pertama disebut juga 1G. 1-G merupakan telepon seluler pertama yang sebenarnya. Tahun 1973, Martin Cooper dari Motorola Corp menemukan telepon seluler pertama dan diperkenalkan kepada public pada 3 April 1973. Telepon seluler yang ditemukan oleh Cooper memiliki berat 30 ons atau sekitar 800 gram. Penemuan inilah yang telah merubah dunia selamanya. Teknologi yang digunakan 1-G masih bersifat analog dan dikenal dengan istilah AMPS. AMPS dikembangkan oleh Bell Labs , dan secara resmi diperkenalkan di Amerika pada tahun 1983 dan Australia pada tahun 1987 . Itu adalah sistem telepon analog utama selular di Amerika Utara (dan lokal lainnya) melalui tahun 1980 dan masuk ke tahun 2000-an. Pada 18 Februari 2008, operator di Amerika Serikat tidak lagi diperlukan untuk mendukung AMPS dan perusahaan seperti AT & T dan Verizon telah dihentikan layanan ini secara permanen. AMPS dihentikan di Australia pada September 2000.

Deskripsi AMPS

AMPS menggunakan frekuensi antara 825 Mhz- 894 Mhz dan dioperasikan pada Band 800 Mhz. Karena bersifat analog, maka sistem yang digunakan masih bersifat regional. Salah satu kekurangan generasi 1-G adalah karena ukurannya yang terlalu besar untuk dipegang oleh tangan. Ukuran yang besar ini dikarenakan keperluan tenaga dan performa baterai yang kurang baik. Selain itu generasi 1-G masih memiliki masalah dengan mobilitas

pengguna. Pada saat melakukan panggilan, mobilitas pengguna terbatas pada jangkauan area telpon seluler.

AMPS merupakan sistem standard dari Amerika Utara yang menggunakan dua band frekuensi, masing-masing 25 MHz, dimana dibedakan atas :

Komunikasi dari Mobile/Fixed Station ke Base Station (uplink/reverse link): 824 – 849 MHz

Komunikasi dari Base Station ke Mobile/Fixed Station (downlink/forward link): 869 – 894 MHz

Setiap kanal mempunyai bandwidth sebesar 30 KHz. Alokasi frekuensi untuk sistem AMPS ini dapat dilihat pada gambar

Gambar 4.3 Alokasi Frekuensi sistem AMPS

Perkembangan AMPS AMPS berkembang menjadi DAMPS (Digital AMPS) atau dikenal juga dengan sebutan IS-45B, dimana kanal voice-nya sudah menggunakan teknologi digital dengan menggunakan TDMA (Time Division Multiple Access), tetapi kanal signaling-nya masih analog. Dengan TDMA, setiap kanal dibagi-bagi dalam time slot – time slot yang dapat digunakan secara bersama-sama oleh semua user. Sehingga utilisasi dapat ditingkatkan dan capasitas juga meningkat.

Selanjutnya, DAMPS atau IS-45B berkembang menjadi IS-136, dengan menggunakan kanal voice dan kanal signaling yang sudah diditalisasi. IS-136 dapat beroperasi pada frekwensi 800 MHZ dan 1900 MHz. Di Amerika Utara, IS-136 ini dikenal dengan sebutan PCS (Personal Communication Service).

Kekurangan AMPS : Kapasitasnya masih terbatas, karena dalam system analog

penggunaan suatu kanal akan dedicated untuk suatu subscriber. Maka pada saat subscriber itu tdk dalam keadaan berkomunikasi, kanal itu tdak dapat digunakan oleh subscriber lain.

Feature yang ditawarkan masih terbatas pada suara.

Keamanan, dimana system analog sangat gampang untuk disadap

2. Generasi kedua (2G) - GSM Definisi

GSM (Global System for mobile communication) adalah suatu sistem komunikasi seluler generasi kedua (2G) berbasis circuit switching yang memberikan layanan suara dan data dengan kecepatan 9,6 Kbps .

GSM merupakan sistem standard dari Eropa yang menggunakan dua band frekuensi, masing-masing 25 MHz, dimana dibedakan atas :

Komunikasi dari Mobile/Fixed Station ke Base Station (uplink/reverse link): 890 – 915 MHz

Komunikasi dari Base Station ke Mobile/Fixed Station (downlink/forward link): 935 – 960 MHz

Metoda akses pada GSM merupan kombinasi antara FDMA dan TDMA. Band 25 MHz dibagi-bagi menjadi 124 frekuensi carrier dimana masing-masing 200 KHz. Masing-masing frekuensi carrier dibagi lahgi menjadi 8 time slot. Alokasi frekuensi untuk sistem GSM ini dapat dilihat pada gambar berikut ini.

Layanan Selain digunakan untuk komunikasi suara, juga bisa untuk SMS(Short Message Service adalah layanan dua arah untuk mengirimpesan pendek sebanyak 160 karakter). Mendukung voice mail, call waiting. Transfer data dengan kecepatan maksimal 9.600 bps (bit per

second). Kecepatan sebesar itu cukup untuk mengirim SMS, download gambar, atau ringtoneMIDI.

Kelebihan 2G dibanding 1G selain layanan yang lebih baik, dari segikapasitas juga lebih besar. Suara yang dihasilkan menjadi lebih jernih, karenaberbasis digital, maka sebelum dikirim sinyal suara analog diubah menjadi sinyaldigital. Perubahan ini memungkinkan dapat diperbaikinya kerusakan sinyal suara akibat gangguan noise atau interferensi frekuensi lain. Perbaikan dilakukan dipenerima, kemudian dikembalikan lagi dalam bentuk sinyal analog, efisiensispektrum/ frekuensi yang menjadi meningkat, serta kemampuan optimasi sistem yang ditunjukkan dengan kemampuan kompresi dan coding data digital. Tenaga yang diperlukan untuk sinyal

Gambar 2.5 Alokasi Frekuensi untuk sistem GSM

sedikit sehingga dapat menghemat baterai ,sehingga handset dapat dipakai lebih lama dan ukuran baterai bisa lebih kecil.

Kelemahan teknologi 2G terletak pada kecepatan transfer data yang masih rendah (kecepatan rendah - menengah). Tidak efisien untuk trafik rendah.Selain itu, jangkauan jaringan juga masih terbatas sehingga, sangat tergantung oleh adanya BTS (cell Tower). Contoh: GSM dan CDMA2000 1xRTT

Arsitektur jaringan GSM

3. Generasi kedua (2,5 G) – GPRS Definisi

Teknologi 2.5G merupakan peningkatan dari teknologi 2G terutama dalamplatform dasar GSM telah mengalami penyempurnaan, khususnya

untuk aplikasidata. Untuk yang berbasis GSM teknologi 2.5G di implementasikan dalam GPRS(General Packet Radio Services)

Layanan GPRS merupakan teknologi overlay yang disisipkan di atas jaringanGSM untuk menangani komunikasi data pada jaringan. Kecepatan transfer data GPRS dapat mencapai hingga 160 kbps. Teknologi GPRS memiliki 3 fitur keunggulan, yaitu : Always Online.

GPRS menghilangkan mekanisme dial kepada pengguna pada saat ingin mengakses data, sehingga dikatakan GPRS selalu online karena transfer data dikirim berupa paketdan tidak bergantung pada waktu koneksi.

An Upgrade to existing networks (GSM dan TDMA). Adopsisistem GPRS tidak perlu menghilangkan sistem lama karenaGPRS dijalankan di atas infrastruktur yang telah ada.

An Integral part of EDGE and WCDMA.GPRS merupakan intidari mekanisme pengiriman paket data untuk teknologi 3G selanjutnya.

Arsitektur jaringan GPRS

MS – Mobile Station

MS dapat dikatakan perangkat selular yang terhubung langsung dengan

jaringan GSM, yaitu SIM (Subscriber Identify Module) Card dan perangkat

keras seperti telepon selular, PDA, perangkat komputer yang terhubung

menggunakan jaringan GPRS. Untuk selanjutnya dalam tulisan ini yang

dimaksud dengan MS adalah lebih mengarah kepada komputer yang

terhubung ke jaringan GPRS dengan menggunakan GPRS Modem (telepon

selular).

BSS – Base Station System

BSS terdiri dari BTS (Base Transceiver Station) dan BSC (Base Station

Controller). Di BSS sinyal radio dari BSS akan diterima oleh BTS dan

selanjutnya diteruskan ke BSC. BSC menangani sinyal yang dikirimkan oleh

beberapa BTS.

HLR – Home Location Register

HLR adalah database yang menyimpan data pengguna jaringan GPRS.

Informasi yang disimpan dalam HLR misalnya APN (Access Point Name).

VLR – Visitor Location Register

VLR adalah database yang berisi informasi semua MS yang sedang

terhubung dengan GPRS.

SGSN – Serving GPRS Support Node

SGSN adalah komponen utama jaringan GPRS. SGSN akan meneruskan

paket data dari/ke MS.

GGSN – Gateway GPRS Support

GGSN juga merupakan komponen utama jaringan GPRS. GGSN mengubah

paket data GSM dari SGSN menjadi paket TCP/IP. GGSN dan SGSN

digunakan sebagai penghitung pembayaran pemakaian internet.

EIR – Equiptment Identity Register

EIR adalah database yang berisi data tentang perangkat bergerak. Dalam EIR

bisa berisi data-data IMEI dari telepon selular yang diperbolehkan/tidak

diperbolehkan memakai GPRS.

AuC – Authentication Center

AuC adalah database yang berisi informasi pengguna yang diperbolehkan

memakai jaringan GPRS. AuC merupakan bagian dari HLR.

4. Generasi kedua (2,75 G) – EDGE Definisi

EDGE atau Enhanced Data for Global Evolution adalah teknologi evolusi dari GSM dan IS-136. Tujuan pengembangan teknologi baru ini adalah untuk meningkatkan kecepatan transmisi data, efesiensi spektrum, dan memungkinkannya penggunaan aplikasi-aplikasi baru serta meningkatkan kapasitas. Pengaplikasian EDGE pada jaringan GSM fase 2+ seperti GPRS

dan HSCSD dilakukan dengan penambahan lapisan fisik baru pada sisi RAN (Radio Access Network). Jadi tidak ada berubahan di sisi jaringan inti seperti MSC, SGSN, ataupun GGSN.

Arsitektur EDGE Sebuah jaringan GPRS dapat diupgrade menjadi sebuah jaringan dengan sistem EDGE hanya dengan menambahkan sebuah EDGE TRU (Transceivier Unit) pada sisi radio aksesnya.

5. Generasi ketiga (3G) ---UMTS/WCDMA Definisi

Teknologi telekomunikasi wireless generasi ketiga (3G) yaitu Universal Mobile Telecommunication System (UMTS). Universal Mobile Telecommunication System merupakan suatu evolusi dari GSM, dimana interface radionya adalah WCDMA, mampu melayani transmisi data dengan kecepatan yang lebih tinggi, kecepatan data yang berbeda untuk aplikasi-aplikasi dengan QoS yang berbeda.

Arsitektur jaringan UMTS

1. UE (User Equipment)

User Equipment merupakan perangkat yang digunakan oleh pelanggan untuk

dapat memperoleh layanan komunikasi bergerak. UE dilengkapi dengan smart

card yang dikenal dengan nama USIM (UMTS Subscriber Identity Module) yang

berisi nomor identitas pelanggan dan juga algoritma security untuk keamanan

seperti authentication algorithm dan algoritma enkripsi. Selain terdapat USIM,

UE juga dilengkapi dengan ME (Mobile Equipment) yang berfungsi sebagai

terminal radio yang digunakan untuk komunikasi lewat radio.

2. UTRAN (UMTS Terresterial Radio Access Network)

Di dalam UTRAN terdapat beberapa elemen jaringan yang baru dibandingkan

dengan teknologi 2G yang ada saat ini, di antaranya adalah node B dan RNC

(Radio Network Controller).

• RNC (Radio Network Controller)

RNC bertanggung jawab mengontrol radio resources pada UTRAN yang

membawahi beberapa Node B, menghubungkan CN (Core Network)

dengan user, dan merupakan tempat berakhirnya protokol RRC (Radio

Resource Control) yang mendefinisikan pesan dan prosedur antara mobile

user dengan UTRAN.

• Node B

Node B sama dengan Base Station di dalam jaringan GSM. Node B

merupakan perangkat pemancar dan penerima yang memberikan

pelayanan radio kepada UE. Fungsi utama node B adalah melakukan

proses pada layer 1 antara lain : channel coding, interleaving, spreading,

de-spreading, modulasi, demodulasi dan lain-lain. Node B juga melakukan

beberapa operasi RRM (Radio Resouce Management), seperti handover

dan power control

3. CN (Core Network)

Core Network berfungsi sebagai switching pada jaringan UMTS,

memanajeman jaringan serta sebagai interface antara jaringan UMTS dengan

jaringan yang lainnya. Komponen Core Network UMTS terdiri dari

MSC (Mobile Switching Center)

MSC didesain sebagai switching untuk layanan berbasis circuit switch seperti

video, video call.

• VLR (Visitor Location Register)

VLR merupakan database yang berisi informasi sementara mengenai

pelanggan terutama mengenai lokasi dari pelanggan pada cakupan area

jaringan.

• HLR (Home Location Register)

HLR merupakan database yang berisi data-data pelanggan yang tetap. Data-

data tersebut antara lain berisi layanan pelanggan, service tambahan serta

informasi mengenai lokasi pelanggan yang paling akhir (Update Location)

• SGSN ( Serving GPRS Support Node)

SGSN merupakan gerbang penghubung jaringan BSS/BTS ke jaringan GPRS.

Fungsi SGSN adalah sebagai berikut :

• Mengantarkan packet data ke MS

• Update pelanggan ke HLR

• Registrasi pelanggan baru

• GGSN ( Gateway GPRS Support Node )

GGSN berfungsi sebagai gerbang penghubung dari jaringan GPRS ke

jaringan paket data standard (PDN). GGSN berfungsi dalam menyediakan

fasilitas internetworking dengan eksternal packet-switch network dan

dihubungkan dengan SGSN via Internet Protokol (IP). GGSN akan berperan

antarmuka logik bagi PDN, dimana GGSN akan memancarkan dan menerima

paket data dari SGSN atau PDN. Selain itu juga terdapat beberapa interface

baru, seperti : Uu, Iu, Iub, Iur. Antara UE dan UTRAN terdapat interface Uu.

Di dalam UTRAN terdapat interface Iub yang menghubungkan Node B dan

RNC, Interface Iur yang menghubungkan antar RNC, sedangkan UTRAN dan

CN dihubungkan oleh interface Iu. Protokol pada interface Uu dan Iu dibagi

menjadi dua sesuai fungsinya, yaitu bagian control plane dan user plane .

Bagian user plane merupakan protocol yang mengimplementasikan layanan

Radio Access Bearer (RAB), misalnya membawa data user melalui Access

Stratum (AS). Sedangkan control plane berfungsi mengontrol RAB dan

koneksi antara mobile user dengan jaringan dari aspek : jenis layanan yang

diminta, pengontrolan sumber daya transmisi , handover , mekanisme transfer

Non Access Stratum (NAS) seperti Mobility Management (MM), Connection

Management (CM), Session Management (SM) ,dan lain-lain.

Cellular Network

Documents