Transcript 2 sistem komunikasi bergerak

SISTEM KOMUNIKASI
BERGERAK
Overview
 Teknologi komunikasi saat ini telah berkembang
pesat. Selain telah menerapkan komunikasi wireless
atau nirkabel, juga telah diaplikasikan untuk kondisi
bergerak.
 Teknologi ini terbagi atas beberapa jenis, diantara
teknologi tersebut adalah GSM, CDMA, Teknologi
2G, 3G dan HSDPA/HSUPA.
Cellular Evolution and 3Gb Roadmap
GSM
Europe
GSM
GPRS
HSCSD
PDC
Japan
D-AMPS
North America
IS-95
PDC
W-CDMA
HSDPA
UMTS
EDGE
PDC+
CDMA2000
D-AMPS
IS-95
1X-RTT
EV-DV
North America
IS-95B
2G
9.6-14 kbps
EV-DO
2.5G
114-384 kbps
3G
0.384-2 Mbps
3G+
>5 Mbps
Pengantar
 AMPS (1978)
 GSM (9.6 - 14.4 kbps), CDMA
 GPRS (115 kbps)
 EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) 
384 kbps
 UMTS (2 Mbps), W-CDMA dan CDMA 2000
Arsitektur Sistem Komunikasi Bergerak
GSM
 Jaringan GSM terdiri dari beberapa kesatuan
fungsional yang memiliki fungsi tertentu. Struktur
Public Land Mobile Network (PLMN) terbagi
menjadi tiga sub-sistem yaitu :



Radio Subsystem (RSS)
Network Switching Subsystem (NSS)
Operation and Maintenance Subsystem (OMS)
GSM
GSM
 Sebuah Sebuah jaringan GSM terdiri dari beberapa
komponen :





Mobile Station (MS),
Subscriber Identity Modul (SIM),
Base Transceiver Station (BTS),
Base Station Controller (BSC) dan
Mobile Service Switching Centre (MSC).
GSM
Mobile Station (MS)
 Mobile Station (MS) merupakan peralatan bergerak
yang digunakan untuk mengakses layanan
telekomunikasi PLMN GSM. MS terdiri dari
smartcard yang disebut SIM card dan Mobile
Equipment (ME) .
Subscriber Identity Module (SIM)
 Tiap pelanggan bergerak memiliki SIM card pribadi
yang diselipkan ke telepon. SIM card merupakan
tiket untuk mengakses jaringan PLMN. SIM card
harus ada dalam Mobile Station untuk mengakses
jaringan PLMN, baik digunakan untuk menerima
atau melakukan panggilan.
GSM
Base Transceiver Station (BTS)
 Tiap cell memiliki satu Base Transceiver Station (BTS) yang
menjamin komunikasi radio antar mobile station dalam cell dan
mobile station dengan jaringan tetap (PSTN).
 Fungsi utama dari BTS adalah menjaga dan memonitor koneksi
ke mobile station dalam satu cell.
Base Station Controller
 Base Station Controller (BSC) merupakan penghubung antara
sejumlah BTS dan NSS.
 BSC juga mengubah 13 Kbps voice channel yang digunakan
radio link ke standar 64 Kbps channel yang digunakan oleh
PSTN. Tugas BSC diantaranya meliputi :


Manajemen radio resources dan frekuensi
Distribusi speech, data dan signalling data dari NSS ke BTS-BTS
GSM
Mobile Service Switching Centre (MSC)
 Mobile Services Switching Centre (MSC) memiliki
seluruh fungsi penting dalam switching komunikasi
pada seluruh mobile station dalam MSC area.
 Fungsi utama MSC adalah untuk
mengkoordinasikan pembentukan call (call set up)
antara mobile station (MS GSM) dengan MS GSM
atau user PSTN .
HLR, VLR
Code Division
Multiple Access
(CDMA)
CDMA
 Code Division Multiple Access (CDMA) adalah teknologi
berbasis spread spectrum yang mengijinkan banyak user
menempati kanal radio yang sama,diterapkan pada system
IS-95, J-STD-008, dsb.
 Dalam sistem CDMA tiap user menggunakan kode unik
yang berbeda satu sama lain, dan kross korelasi antar kode
sangat kecil.
 Setiap data yang akan dipancarkan terlebih dahulu akan
ditebar (spreading) sehingga memungkinkan adanya
multiple access.
CDMA
CDMA
Sistem komuniasi CDMA ini mempunya spesifikasi sebagai
berikut :
 Bandwidth: 1.25 MHz
 Chip Rate : 1.2288 Mcps
 Frek uplink : 869 - 894 MHz atau 1930 - 1990 MHz
 Frek downlink : 824 - 849 MHz atau 1850 -1910 MHz
 Frame length : 20 ms
CDMA





Bit rates : 9.6 kbps, 14.4 kbps
Speech code : QCELP 8kbps, ACELP 13 kbps
Power control uplink : open loop + fast closed loop
Power control downlink : slow quality loop
Spreading codes : Walsh + long M sequences
CDMA
Kelebihan CDMA
 Privasi tiap user, karena tiap user diberikan kode PN yang
berbeda, dan hanya RX yang mengetahui kode tersebutlah
yang bisa mendekode data yang sudah ditebar itu.
 Anti Jamming, terutama narrowband dapat diatasi dengan
membuat sinyal informasi menduduki bandwidth yang
besar dibandingkan bandwidth aslinya. Hal ini
dimaksudkan untuk membuat sinyal tersebut mempunyai
karakteristik seperti noise.
CDMA
 CDMA juga bersifat low probability intercept (LPI) karena
sinyal DS-SS menempati spectrum setiap saat, maka ia
mempunyai daya transmit yang sangat rendah per Hertz.
Hal ini membuat sinyal DS-SS sulit dideteksi.
 Pada CDMA juga diterapkan efisiensi spectrum, yaitu
CDMA bekerja atas dasar Direct Sequence , dan kanalnya
dapat digunakan oleh setiap sel dalam system, dan hanya
dibedakan oleh kode Pseudorandom Number (PN) yang
digunakannya.
Konsep Sistem Komunikasi Bergerak
Fading

Fading adalah fenomena fluktuasi daya sinyal terima
akibat adanya proses propagasi dari gelombang radio.

Multipath Fading adalah fenomena dimana lingkungan
kanal radio mobile (indoor/outdoor) seringkali tidak
terdapat lintasan gelombang langsung antara Tx dan Rx,
sedemikian daya terima adalah superposisi dari banyak
komponen gelombang pantul, dimana masing-masing
memiliki amplitudo dan fasa saling independen.
Multipath
Metode Akses
FDMA (Frequency Division Multiple
Access) melakukan pembagian
spektrum gelombang dalam
beberapa kanal frekuensi. Setiap
panggilan hubungan akan
memperoleh kanal tersendiri.
Metode FDMA paling tidak efisien
dan umumnya digunakan pada
jaringan analog seperti AMPS
 TDMA (Time Divison Multiple Access) merupakan
metode pengembangan dari FDMA yakni setiap kanal
frekuensi masih dibagi dalam slot waktu sekitar 10
ms.
 Data pada setiap hubungan komunikasi diubah
dalam format digital dengan waktu pencuplikan data
(sampling) 30 ms. Data cuplikan dari tiga hubungan
Komunikasi selanjutnya ditempatkan pada sebuah
antrian penggunaan kanal frekuensi.
 Masing-masing data cuplikan akan mendapat sebuah
slot waktu untuk pengiriman pada kanal. Metoda
TDMA digunakan pada jaringan GSM (Global System
for Mobile Communication).
 CDMA (Code Division Multiple Access) merupakan metoda
multiplexing yang paling canggih dan rumit. Seluruh
daerah frekuensi digunakan bersama-sama tanpa
pembagian kanal.
 Untuk membedakan antara masing-masing hubungan
digunakan sistem pengkodean dengan modulasi frekuensi
(pengubahan pola frekuensi pembawa) secara unik untuk
masing-masing hubungan.
Handover
 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 nilainilai ambang batas (treshold); jika Px melebihi nilai
treshold maka dimulai proses handover dengan mencari
sebuah sel target yang cocok.
Prinsip Kerja HO
 Mobile Station ( MS ) bergerak menjauhi suatu cell maka
daya yang diterima oleh MS akan berkurang. Jika MS
bergerak semakin menjauhi Base Station ( Cell ) maka daya
pancar akan semakin berkurang. Menjauhnya MS pada cell
asal menjadikan MS mendekati cell lainya. Cell lainnya
dikatakan sebagai cell kandidat yaitu cell yang akan
menerima pelimpahan MS dari cell sebelumnya.
Prinsip Kerja HO
 MSC melalui Cell kandidat akan memonitor
pergerakan MS dan menangkap daya pancar MS.
Diantara cell kandidat yang menerima daya pancar
MS terbesar maka pelimpahan MS akan berada pada
cell tersebut. Cell kandidat yang menerima
pelimpahan MS akan melakukan monitoring. Proses
monitoring dilakukan oleh MSC dan
menginstruksikan pada cell kandidat tersebut.
 Pada saat Handoff, supervisi dipersingkat. MSC
melakukan prioritas pendudukan kanal pada MS
yang akan mengalami Handoff. Cell kandidat dibuat
urutan prioritas
Tipe Handover :
 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.
 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.
 Intra-MSC Handover (handover yang terjadi dalam
sebuah MSC) BTS lama yang baru berada dibawah
sebuah MSC tapi dikendalikan oleh BSC yang
berbeda.
 Inter-MSC handover (handover antar dua MSC).
BTS lama dan yang baru berada pada MSC area yang
beda.
Sistem Komunikasi Data Bergerak
GPRS

Secara umum General Packet Radio Service atau
GPRS adalah suatu teknologi yang memungkinkan
pengiriman dan penerimaan data lebih cepat jika
dibandingkan dengan penggunaan teknologi Circuit
Switch Data atau CSD.

Jaringan GPRS merupakan jaringan terpisah dari
jaringan GSM dan saat ini hanya digunakan untuk
aplikasi data
Sistem Komunikasi Data Bergerak
Komponen-komponen utama jaringan GPRS :



GGSN : gerbang penghubung jaringan GSM ke jaringan
internet
SGSN : gerbang penghubung jaringan BSS/BTS ke jaringan
GPRS
PCU : komponen di level BSS yang menghubungkan terminal
ke jaringan GPRS
Sistem Komunikasi Data Bergerak
 Secara teori kecepatan pengiriman data GPRS dapat
mencapai 115 kb/s. Namun dalam implementasinya
sangat tergantung dari berbagai hal seperti :



Konfigurasi dan Alokasi time slot di level Radio/BTS
Teknologi software yang digunakan
Dukungan ponsel
 Ini menjelaskan mengapa pada saat-saat tertentu; di lokasi
tertentu; akses GPRS terasa lambat; dan bahkan bisa lebih
lambat dari akses CSD yang memiliki kecepatan 9,6 kb/s
SGSN
BSC
GGSN
Gb
Gn
Gi
P
C
U
BT S
PDN
BT S
Gf
Gc
Gr
Gs
MS
D
EIR&AUC
VLR
RAN NETWORK
SGSN
GGSN
PDN
Serving GPRS Suport Node
GatewayGPRS Support Node
Public Data Network
G
R
MSC DATABASE
HLR
CORE NET WORK
User Data and Signalling
Signalling
EDGE
 Seperti namanya, EDGE (Enhanced Data rates for
GSM Evolution), adalah teknologi yang
dikembangkan dengan basic teknologi GSM dan
GPRS. Sebuah system EDGE dikembangkan
dengan tetap menggunakan equipment yang
terdapat pada jaringan GSM/GPRS. Jadi EDGE
tidak bisa sendiri.
 Pengimplementasian EDGE pada jaringan existing GPRS hanya
memerlukan penambahan pada sisi radio aksesnya saja.
Sedangkan pada sisi core network-nya, EDGE menggunakan
perangkat dan protocol yang sama dengan yang digunakan pada
jaringan GPRS sebelumnya.
 Perbedaan jaringan GPRS dan EDGE hanya terdapat pada sisi
radio akssnya saja, sedangkan pada sisi jaringan corenya, EDGE
dan GPRS menggunakan equipment dan protocol yang sama.
 Sebuah jaringan GPRS dapat diupgrade menjadi sebuah
jaringan dengan sistem EDGE hanya dengan menambahkan
sebuah EDGE Transceivier Unit (TRU) pada sisi radio aksesnya.
 EDGE adalah sebuah cara untuk meningkatkan
kecepatan data pada radio link GSM. Dengan
menggunakan teknik modulasi dan coding scheme
yang berbeda dengan system GPRS sebelumnya,
serta dengan melakukan pengaturan pada protocol
radio link-nya
 Jadi secara umum ada tiga aspek teknik baru pada
EDGE jika kita bandingkan dengan GPRS, yaitu :



Teknik Modulasi
Teknik Coding
Radio Access Network (RAN)
3G
 Generasi ketiga, atau 3G, ditujukan untuk menjadi
global standard bagi komunikasi wireless seluler.
Datarate maksimum yang diperoleh pengguna
bergantung pada kondisi mobilitas pengguna, yaitu
sebesar 144 Kbps untuk mobile user, 386 Kbps untuk
slowly moving user, dan 2 Mbps untuk stationary
user dengan frekuensi 1885-2200 MHz.
 Perkembangan pada jaringan 3G ini membuat trafik
yang dapat disalurkan bukan hanya suara dan data
saja, melainkan menyalurkan trafik gambar bergerak
(video). Kualitas dari video yang disalurkan pada
jaringan ini bergantung pada bitrate jaringan.
Wideband CDMA (W-CDMA)

WCDMA merupakan evolusi dari EDGE (2.5G).

Teknologi W-CDMA ini ada dua jenis, yaitu DigitalSequence W-CDMA (DS W-CDMA, atau dikenal
sebagai UMTS di Eropa) dan W-CDMA TDD Mode.

W-CDMA memiliki bandwidth sebesar 5 MHz
dengan bit rate maksimum mencapai 2 Mbps.
CDMA2000 1xEVDO

CDMA2000 1xEVDO merupakan evolusi dari jaringan
CDMA2000 1xRTT (2.5G).

Teknologi CDMA2000 1xEVDO ini kemudian digantikan
oleh CDMA2000 1xEVDV.

Dengan bandwidth sebesar 1.23 MHz untuk Amerika dan
Korea dan 1.25 MHz untuk negara-negara lain, bit rate
maksimum yang dapat dicapai adalah 2.5 Mbps
High-Speed Downlink Packet Access (HSDPA)

HSDPA merupakan salah satu teknologi generasi 3G yang
sering disebut sebagai beyond 3G (atau beyond WCDMA) karena datarate-nya hampir enam kali datarate
teknologi UMTS/W-CDMA.

Teknologi ini menggunakan suatu kanal 5 MHz W-CDMA
dengan bit rate maksimum 10.8 Mbps.

Untuk teknologi HSDPA beberapa literatur ada yang
memasukkan ke dalam kategori 3.5G, sama seperti
halnya dengan teknologi High Speed Uplink Packet
Access (HSUPA).
Tiga fitur kunci yang ditawarkan oleh 3G :
Datarate yang lebih tinggi

Meskipun teknologi 2.5G telah menawarkan
peningkatan datarate, namun peningkatan ini
masih tidak bisa diandalkan karena pengguna
masih berbagi bandwidth.

Peningkatan datarate pada teknologi 3G dapat
dicapai baik pada saat uplink dan downlink, baik
untuk kanal yang berupa circuit switched ataupun
packet switched. Namun untuk yang berupa packet
switched, datarate yang dihasilkan dipengaruhi
oleh QoS
Quality of Services (QoS)
 Dalam teknologi WCDMA, pengembang
menyertakan aspek QoS sistem sejak awal sehingga
sistem akan mendukung QoS dari ujung ke ujung.
Hal ini merupakan perbaikan atas kelemahan yang
terdapat pada sistem 2.5G
Kebergantungan bitrate pada jarak
 Bitrate maksimum sistem 3G sangat bergantung
pada jarak sistem dari Base Transceiver Station
(BTS). Semakin jauh bergerak dari BTS maka akan
semakin sulit mendapatkan kecepatan maksimum.