Pertemuan Kedua Teknologi Selular

Pengantar Teknologi Selular Perkembangan teknologi informasi dan komunikasi sangat pesat. Komunikasi menggunakan kabel mulai ditinggalkan. Manusia tidak lagi bergantung pada teknologi ‘kabel’. Jaringan nirkabel telah menggeser peranan jaringan berkabel. Dengan mengusung keunggulan dalam kepraktisan, efesiensi dan efektifitas, jaringan nirkabel telah berhasil memuaskan user-nya.

Pengantar Teknologi Selular (2) Teknologi jaringan selular berevolusi dari analog menjadi sistem digital, dari circuit switching menjadi packet switching. Evolusi teknologi selular terbagi menjadi: 1G: AMPS (Advanced Mobile Phone System) 2G: GSM (Global System for Mobile Communication) 2.5G: GPRS (General Packet Radio System) 3G: UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) 3.5G: HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) 4G: LTE (Long Term Evolution)

Klasifikasi WIRELESS

Sistem Komunikasi Bergerak Syarat Ada sedikitnya satu terminal bergerak di dalam komunikasi Pada awalnya Daya pancar tinggi Antena setinggi-tingginya Cakupan sel sebesar-besarnya Konsep Handoff tidak ada

Generasi Awal Sistem Komunikasi Bergerak Kelemahan Biaya mahal karena perlu penguat daya tinggi dan antena tinggi Kenyamanan pelanggan terganggu saat berpindah cakupan Kapasitas rendah Efisiensi spektrum rendah

1G: AMPS (Advanced Mobile Phone System) AMPS adalah generasi pertama dari teknologi selular. Menggunakan teknologi analog dan hanya melayani komunikasi suara. Bekerja pada band frekuensi 800 Mhz Menggunakan metode akses FDMA (Frequency Division Multiple Access). Teknologi AMPS mulai digunakan tahun 1970 seiring penemuan mikroprosesor untuk komunikasi nirkabel. Semakin meningkatnya jumlah pelanggan tidak bisa ditampung generasi pertama.

2G: GSM (Global System for Mobile Communication)

Konsep Kanal pada GSM Kanal fisik: Kanal Logic: Kanal terdiri dari dua jenis : Kanal fisik: Satu TimeSlot (TS) frame TDMA merupakan satu kanal fisik Setiap carrier RF terdiri dari 8 TS(CH 0 – 7) Kanal Logic: Kanal Trafik (TCH) dapat membawa suara atau data untuk layanan komunikasi. TCH dibagi dua jenis, full rate channel dengan Bit rate 13 Kbps dan half rate channel dengan kecepatan bit 6,5 Kbps Kanal Kontrol digunakan untuk keperluan signalling Kanal logik ditumpangkan pada kanal fisik

Struktur Frame GSM

2.5G: GPRS (General Packet Radio System) Jaringan GPRS adalah hasil pengembangan dari GSM Theoretically, the data rate can reach 171.2 kbps and the actual data rate can be approximately 115 kbps. GPRS is a technology that is “always on”, meaning that the user is always connected and does not need to dial up to gain the connection again. The total cost will be charged based only on the amount of data transmitted GPRS technology enables accessing of the Internet via mobile telephone. GPRS is developed using GSM technology and therefore the speed of data for Internet connection using GPRS is not quite satisfactory.

3G: UMTS (Universal Mobile Telephone Standard)

3G: UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) Generasi ini lebih dikenal dengan sebutan WCDMA (Wideband - Coded Division Multiple Access). Kecepatan transmisi data yang ditawarkan hingga mencapai 2 Mbps untuk fixed user dengan lebar bandwidth 5 Mhz. The user is allowed to get varied bandwidth according to the user demand which is one of the excellent features of UMTS networks. Salah satu contoh layanan yang paling terkenal dalam 3G adalah video call dimana gambar dari teman kita bicara dapat dilihat dari handphone 3G kita. Layanan lain adalah , video conference, video streaming, baik untuk Live TV maupun video portal, Video Mail, PC to Mobile, serta Internet Browsing.

3.5G: HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) HSDPA merupakan evolusi dari UMTS, sehingga arsitektur jaringan HSDPA tetap menggunakan arsitektur jaringan UMTS. Teknologi 3.5 G atau disebut juga super 3G merupakan peningkatan dari teknologi 3G, terutama dalam peningkatan kecepatan transfer data yang lebih dari teknologi 3G (>2 Mbps) sehingga dapat melayani komunikasi multimedia seperti akses internet dan video sharing. Tujuan utama dari HSDPA adalah untuk meningkatkan kapasitas paket data yang ditransmisikan dan mengurangi delay dari sebuah transmisi paket data tersebut. Di pasar Indonesia baru sampai pada teknologi 3.5G, dimana untuk Generasi 4G belum bisa diimplementasikan karena belum mendapatkan izin penggunaan frekwensi dari pemerintah (masih tahap persiapan)

4G: LTE (Long Term Evolution) Pada teknologi 4G akan berbasis IP yang mampu mengintegrasikan seluruh sistem dan jaringan yang ada. Kecepatan akses yang dapat diberikan pada teknologi 4G berkibar antara 100 Mbps sampai 1 Gbps, baik di dalam ruangan maupun di luar ruangan dengan QoS (Quality of Service) yang terjamin baik, sistem keamanan yang terjamin, dan penyampaian informasi yang real-time, dimanapun dan kapanpun. Teknologi 4G diharapkan dapat memenuhi kebutuhan aplikasi nirkabel, seperti mobile TV, HDTV, serta digital video broadcasting. LTE pertama kali diluncurkan oleh TeliaSonera di Oslo dan Stockholm pada 14 Desember 2009. LTE adalah teknologi yang didaulat akan menggantikan UMTS/HSDPA. LTE diperkirakan akan menjadi standarisasi telepon selular secara global yang pertama.

Sistem Selular

Sistem Selular Sistem komunikasi yang digunakan untuk memberikan layanan jasa telekomunikasi bagi pelanggan bergerak. Disebut sistem cellular karena daerah layanannya dibagi-bagi menjadi daerah yang kecil-kecil yang disebut CELL. SIFAT : Pelanggan mampu bergerak secara bebas di dalam area layanan sambil berkomunikasi tanpa terjadi pemutusan hubungan.

Sistem Selular (2) Suatu area (kota misal), dibagi menjadi beberapa sub area (sel) Setiap sel berukuran rata-rata 26 km2 Ruang lingkup suatu sel berbentuk hexagon dan membentuk suatu hexagon grid besar. Oleh karena ponsel dan base station (BTS) menggunakan transmiter bertenaga rendah, frekuensi yang sama dapat digunakan ulang pada sel yang tidak berdekatan Setiap sel memiliki sebuah base station yang terdiri dari tower dan bangunan kecil berisi perangkat radio

Area Splitting Membagi satu sel menjadi beberapa subsel Tujuan: membagi suatu area yang terlalu padat agar layanan dapat masih tersedia

Arsitektur Sistem Selular Unit dasar sistem selular Ukuran sel tergantung pada area Cluster Sekumpulan sel Tidak ada channel frekuensi yang digunakan ulang

A typical network layout

Prinsip kerja jaringan seluler

Handover

FDMA (Frequency Division Multiple Access) FDMA membagi slot frekwensi menjadi kanal-kanal kecil yang bandwidthnya sama, yang kemudian digunakan secara individual oleh user. Setiap user yang satu dengan yang lainnya tidak terjadi saling interferensi. FDMA digunakan pada jaringan 1G dan dilanjutkan pada teknologi jaringan 2G dengan kombinasi TDMA. 1G hanya menggunakan FDMA yang mengalokasikan setiap user dengan frekwensi yang berbeda. Tingkat keamanan sangat rendah dan alokasi frekwensi terbatas. Apabila frekwensi sudah penuh, maka tidak memungkinkan adanya penambahan user baru.

Diagram of an FDMA system

Struktur FDMA Band Frekuensi = Downlink (BS  MS) 935.2 ~ 959.8 MHz Uplink (MS  BS) 890.2 ~ 914.8 MHz Jumlah carrier = 124 carrier spacing = 200KHz Duplex Spacing = 45 MHz ARFCN = 1 ~ 124

TDMA (Time Division Multiple Access) Pada TDMA, kanal frekwensi tidak secara permanen didedikasikan kepada mobile user secara individual, tetapi digunakan secara bersama- sama dengan user lain hanya dengan waktu yang berbeda. Perbedaan waktu tersebut dibagi menjadi bagian-bagian yang dinamakan TDMA timeslot, yang kemudian akan diberikan secara individual kepada mobile user. Sistem TDMA digunakan dalam sistem jaringan selular GSM

Operation of a TDMA system

Prinsip kerja Time-Division Multiple Access (TDMA) ARFCN atau “Absolute Radio Frequency Channel Number” adalah nomer channel yang berurutan yang digunakan untuk mengidentifikasi carrier yang berbeda. Hubungan antara parameter ARFCN dan frekuensi carrier adalah sebagai berikut: fUplink = 890 + 0.2*(ARFCN-1) MHz fDownlink = fUplink + 45 MHz Prinsip kerja Time-Division Multiple Access (TDMA)

Proses Kerja TDMA Dengan satu channel bisa membawa kedelapan percakapan dengan cara membagi-bagi percakapan tersebut ke dalam fragmen-fragmen yang disebut Timeslot, 8 Percakapan, 8 Channel Komunikasi antara BTS dan MS melalui physical channel berupa burst Delapan percakapan -- satu channel

CDMA (Code Division Multiple Access) Pada CDMA, setiap mobile user tidak akan dibedakan oleh frekwensi ataupun waktu, tetapi menurut kode yang unik. Base station dan mobile user harus mempunyai kemampuan untuk mengidentifikasi kode dan membaca informasi yang terdapat didalamnya Informasi dari user diubah dari sinyal narrowband yang sempit menjadi sinyal wideband yang lebar, dengan mengalikan dengan kode frekwensi tinggi yang disebut chiprate. Kemudian sinyal wideband tersebut ditransmisikan melalui jaringan radio, pada sisi penerima setelah sinyal wideband tersebut diterima, kode diterjemahkan kembali menjadi informasi awal dengan mengalikannya kembali dengan kode frekwensi tinggi semula. Sistem CDMA ini digunakan pada akses jamak sistem 3G (UMTS)

Struktur Jaringan CDMA

Wideband CDMA (WCDMA) Sistem W-CDMA adalah teknologi multiple akses yang ditebar dalam bandwith yang lebar (5-5MHz), lebih lebar daripada bandwith sistem CDMA Teknologi ini berbeda dengan sistem GSM konvensional yang menggunakan pembagian bandwith frekuensi yang tersedia serta time slot. WCDMA dapat dikatakan sebagai CDMA pita lebar berbasis GSM yang sering juga dikenal sebagai Teknologi Akses UMTS (Universal Mobile Telecommunication) merupakan implementasi dari 3G yang dapat mencapai kecepatan sampai 2 Mbps.

Jaringan WCDMA

Tahapan Evolusi GSM/GPRS/EDGE/WCDMA-UMTS/HSDPA

Pengertian Paket Switching Data yang akan ditransmisikan dibagi menjadi bagian-bagian kecil (paket) lalu ditransmisikan dan diubah kembali menjadi data semula. Dapat mentransmisikan ribuan bahkan jutaan paket perdetik Memungkinkan untuk pemakaian kanal transmisi secara bersamaan oleh pengguna lain Transmisi melalui PLMN (Public Land Mobile Network)dengan menggunakan IP backbone

Evolution step GSM / GPRS/UMTS/HSDPA Edge Edge TRX Abis MSC HLR/AuC EIR BSC BTS PSTN Network SS7 Um GSM INFRASTRUCTURE Node-B RNC Iu IWU Um UMTS (WCDMA) INFRASTRUCTURE Border Gateway (BG) Serving GPRS Support Node (SGSN) Gateway GPRS (GGSN) Lawful Interception Gateway (LIG) Inter-PLMN network GPRS backbone (IP based) Internet PCU INFRASTRUCTURE HSDPA HSDPA TRX The GPRS brings few new network elements to the GSM network. The most important ones are the Serving GPRS Support Node (SGSN) and the Gateway GPRS Support Node (GGSN). Another important new element is the Point-To-Multipoint Service Center (PTM-SC) which is dedicated to the PTM services in the GPRS network. Also a new network element is the Border Gateway (BG) which is mainly needed for the security reasons and is situated on the connection to the Inter-PLMN backbone network. The Inter-PLMN and Intra-PLMN backbone network are also new elements, both IP-based networks. In addition there will be few new gateways in the GPRS system like the Charging Gateway and the Legal Interception Gateway

Interworking function Tahapan Evolusi CDMA IS-2000 1X 144 Kbps 600 Kbps peak IS-95A CDMA Voice, packet- 9.6/14.4 Kbps IS-95B CDMA Voice, packet- 64 Kbps IS-2000 1XEV-DO 600 Kbps; 2.4 Kbps peak IS-2000 1XEV-DV 2-5 Mbps peak All IP CDMA2000 PCN/Mobile IP CDMA2000 Interworking function cdmaOne

Any Questions

TUGAS Buatlah resume dari materi yang diambil dari buku “Cellular Communication Explained From Basic to 3G”. Hasil dari resume silahkan dikirim ke email andik.setyono@dsn.dinus.ac.id