Jaringan Seluler

Materi Pengenalan Jaringan Seluler Operasi Jaringan Seluler Generasi Seluler : 1G, 2G, 3G, 4G

Pengenalan Jaringan Seluler

Tren Perkembangan Seluler

Prinsip Jaringan Seluler Teknologi utama yang dipakai pada mobile phone dan jaringan nirkabel Menggantikan sistem transmitter/receiver dengan kebutuhan daya besar Seluler menggunakan perangkat dengan daya rendah Jangkauan transmisi lebih pendek Lebih banyak transmitter

Organisasi Jaringan Seluler Banyak transmitter dengan kebutuhan daya rendah 100W atau kurang Area dibagi menjadi menjadi beberapa cell Setiap cell punya antena Cell bisa berbentuk kotak atau hexagonal Setiap cell punya jangkauan sendiri Dilayani oleh Base Station Transmitter, Receiver, dan Control Unit Cell yang bertetangga menggunakan frekuensi yang berbeda Konsep frequency reuse

Bentuk Cell : Kotak Square Width d cell has four neighbors at distance d and four at distance d Better if all adjacent antennas equidistant Simplifies choosing and switching to new antenna

Bentuk Cell : Hexagonal Provides equidistant antennas Radius defined as radius of circum-circle Distance from center to vertex equals length of side Distance between centers of cells radius R is R Not always precise hexagons Topographical limitations Local signal propagation conditions Location of antennas

Frequency Reuse Penggunaan daya dari base transciever dibatasi Setiap cell diberi beberapa alokasi frekuensi Power dibatasi agar tidak mengganggu cell tetangga Alokasi frekuensi dapat digunakan ulang oleh cell yang TIDAK bertetangga Cell bertetangga TIDAK boleh pakai alokasi frekuensi yang sama Contoh : N : jumlah cell yang menggunakan frekuensi yang sama K : jumlah keseluruhan frekeuensi yang dialokasikan Setiap cell punya alokasi rata-rata K/N frekuensi Pada 1G (AMPS) K=395, N=7 sehingga setiap cell dialokasikan rata-rata 57 frekuensi

Frequency Reuse Pattern

Peningkatan Kapasitas Jaringan (1) Menambah channel Peminjaman frekuensi Cell yang padat pinjam frekuensi ke cell tetangga Atau alokasi frekuensi dinamis Cell splitting Trafik data dan topografi penduduk cenderung non-uniform Cell dipecah jadi cell-cell dengan ukuran lebih kecil Cell asli 6.5-13 km Bisa dipecah sampai 1.5 km Butuh lebih banyak BS Lebih sering terjadi handoff

Cell Splitting

Peningkatan Kapasitas Jaringan (2) Cell Sectoring Cell dibagi jadi beberapa bagian berbentuk potongan (wedge) 3-6 sector per cell Setiap sector punya channel set sendiri Subset dari channel di cell Memanfaatkan antena directional

Peningkatan Kapasitas Jaringan (3) Microcell Antena dipindahkan dari perbukitan/gedung tinggi ke gedung lebih kecil Membentuk microcell Pengurangan daya yang dipakai Cocok untuk jalanan kota atau dalam gedung

Operasi Jaringan Seluler

Komponen Jaringan Seluler Base Station (BS) berada di tengah setiap cell Antenna, controller, transceiver Controller mengatur proses call Mengetahui jumlah station yang dipakai dalam satu waktu BS terkoneksi ke Mobile Telecomunications Switching Office (MTSO) 1 MTSO melayani beberapa BS Antara MTSO dan BS dihubungkan oleh kabel/nirkabel MTSO Menghubungkan call antar mobile station dan antara mobile station ke fixed network Mengatur voice channel yang dipakai Mengatur handoff Billing Fully automated

Komponen Jaringan Seluler (2)

Channel Control channels Traffic channels Setting up and maintaining calls Establish relationship between mobile unit and nearest BS Traffic channels Carry voice and data

Mekanisme Call (1)

Mekanisme Call (2)

Mekanisme Call (1)

Paging Mekanisme broadcast untuk mengetahui di cell mana sebuah perangkat mobile terhubung Dilakukan ketika MTSO ingin terkoneksi ke mobile station Biasanya MTSO punya informasi beberapa cell yang mungkin terhubung ke perangkat mobile

Handoff Mekanisme perubahan asosiasi dari BS lama ke BS baru Dapat diinisiasi oleh mobile station maupun BS Deteksi dari signal strength Target performance metric Min. Cell blocking probability Min. Call dropping probability Max. Call completion probability Min. Probability y of unsuccessful handoff Min. Handoff blocking probability Min. Handoff probability Min. Rate of handoff Min. Interruption duration Min. Handoff delay

Handoff (2)

Fungsionalitas Lain Call blocking Call termination Call drop During mobile-initiated call stage, if all traffic channels busy, mobile tries again After number of fails, busy tone returned Call termination User hangs up MTSO informed Traffic channels at two BSs released Call drop BS cannot maintain required signal strength Traffic channel dropped and MTSO informed Calls to/from fixed and remote mobile subscriber MTSO connects to PSTN MTSO can connect mobile user and fixed subscriber via PSTN MTSO can connect to remote MTSO via PSTN or via dedicated lines Can connect mobile user in its area and remote mobile user

Generasi Seluler

Generasi Seluler 1G  AMPS (Advanced Mobile Phone Service) 2G  GSM (Global System for Mobile Communication) 2.5G  GPRS (General Packet Radio Services) 2.75G  EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) 3G  EVDO (Evolution Data Optimized) 3.5G  HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) 3.75G  HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) 4G  LTE (Long Term Evolution) 5G  ??

Generasi Seluler

1G Dasar dari mobile selular

1G Contoh: AMPS, TACS Diperuntukkan pada ponsel analog Di Amerika Utara menggunakan range frekuensi 824-894 MHz dengan alokasi pita 25MHz Transmisi dari mobile unit ke base station 824-849 MHz Transmisi dari base station ke mobile unit 869-894 MHz

Keterbatasan1G

2G Contoh: D-AMPS, GSM Diperuntukkan pada ponsel digital

Perbandingan 1G dan 2G

Spesifikasi TDMA-GSM Jumlah time slot/user per kanal: 8 Maximum cell radius (R): 35 km Frequency: region around 900 MHz Maximum vehicle speed (Vm):250 km/hr Maximum coding delay: approx. 20 ms Maximum delay spread (m): 10 s Bandwidth: tidak melebihi 200 kHz (25 kHz per channel)

2G CDMA

Keuntungan CDMA Keragaman frekuensi  gangguan transmisi kurang berpengaruh Tahan terhadap multipath  menggunakan kode chip Privasi  menggunakan spread spectrum Meningkatkan kapasitas suara CDMA merupakan pondasi dasar dari teknologi 3G

Kelemahan CDMA Self-jamming – transmisi yang datang dari beberapa user tidak selaras Near-far problem – sinyal yang lebih dekat ke penerima diterima sedikit terjadi pelemahan daripada sinyal yang lebih jauh Soft handoff – mengharuskan mobile phone mengakuisisi sel baru sebelum melepaskan dari sel lama, lebih kompleks dari hard handoff yang digunakan pada FDMA dan TDMA

3G

3G EVDO

3G EVDO dan HSPA

Keuntungan 3G

4G LTE LTE menggunakan teknologi OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) OFDM : teknik transmisi yang menggunakan beberapa buah frekuensi yang saling tegak lurus (orthogonal) Mirip seperti FDM dengan membagi beberapa kanal yang dialokasikan tiap user, tetapi OFDM menggunakan spektrum yang lebih efisien dengan channel spacing antar pengguna lebih dekat

Keuntungan 4G LTE

5G ? Masih berupa riset Direncanakan launching 2020 Peningkatan data rate hingga sekian Gbps Belum ada standar penamaan khusus seperti EVDO, WCDMA, atau LTE pada generasi sebelumnya

Terima Kasih