WIRELESS COMMUNICATION Modul 6 Pengantar Sistem Telekomunikasi Institut Manajemen TELKOM 2008-2009

Topik-1 Dasar-dasar Sistem Telepon Bergerak

Klasifikasi Wireless Communication Fixed Wireless Mobile Wireless Non Cellular Cellular Non Cellular Cellular Contoh Point-to-point Comm. Infra Red Comm. Microwave Comm. Contoh DECT (Digital European Cordless Telephone). Contoh Paging System PAMR (Public Access Mobile Radio) Contoh GSM CDMA IS-95 AMPS Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Konsep Wireless Access Hubungan Dari Sentral Ke Pelanggan Dilakukan Melalui Radio Dan Bukan Kabel Sarana transmisi selain telepon lewat kabel ( PSTN ) Mempercepat pelayanan karena tidak tergantung pada instalasi dan maintenance kabel . Flexibilitas dalam pergerakan dan features yang lebih baik. Penggunaan kompresi digital mengefektifkan saluran. Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Wireless Access Technology End-user bit rate RFID = Radio Frequency Identification UWB = Ultra Wideband 1 Gbit/s UWB 100 Mbit/s WiFi Super 3G / 4G 10 Mbit/s WiMAX 3G evolved WCDMA/HSDPA CDMA 2000 -EV 1 Mbit/s Bluetooth 3G 100 kbit/s 2G DECT 10 kbit/s RFID Coverage PAN LAN MAN/WAN Regional WAN Global roaming Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Mobile Communications Sistem bergerak tradisional Mirip dengan broadcast televisi Satu pemancar dengan daya yang besar ditempatkan pada titik yang paling tinggi yang dapat meliputi area dengan radius sampai dengan 50 km Konsep seluler Cellular dibentuk dari jaringan telepon mobile dengan cara menggunakan daya pancar yang rendah untuk mencakup area yang lebih luas Contoh: area metropolitan dibagi ke dalam 100 sel yang berbeda dimana masing-masing sel dgn 12 kanal Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Sistem Bergerak Tradisional Satu pemancar dengan daya pancar yang besar Area cakupan yang bagus, tetapi tidak memungkinkan dilakukan penggunaan ulang ( reuse) frekuensi yang sama (e.g., Bell Mobile System ‘70 -- max 12 calls over thousand sq. Miles) Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Pengantar Sistem Telekomunikasi Cellular Systems Technique of using a fixed number of channels to serve an arbitrary large number of subscribers by reusing channels throughout the coverage area High system capacity in a limited spectrum Many low powered transmitters (small cells) Each base station allocated a portion of the spectrum Neighboring base stations assigned different groups of channels Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Pengantar Sistem Telekomunikasi Bentuk Cell Kenyataan sebenarnya Coverage tiap cell berbeda-beda tergantung kondisi areanya * * Base Transceiver Station (BTS) * * Ideal Coverage tiap cell berbentuk lingkaran dengan radius yang sama * Coverage Fictitious (anggapan ideal) Coverage tiap cell berbentuk segi enam beraturan 9 Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Pengantar Sistem Telekomunikasi Ukuran Cell Ukuran cell dapat berbeda-beda tergantung dari daya pancar BTS, yang ditentukan oleh perkiraan banyaknya pengguna telepon di area tersebut. Di daerah perkotaan (urban) diameter cell bisa jauh di bawah 1 km, sedangkan di luar kota (rural) bisa mencapai radius 35 km. Urban 10 Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Ukuran Cell vs Frekuensi Karena redaman terhadap frekuensi rendah relatif lebih rendah dibandingkan dengan terhadap frekuensi tinggi, maka penggunaan frekuensi yang lebih rendah memiliki coverage area yang lebih luas. Frekuensi 450 MHz memberikan coverage area yang lebih luas dibandingkan dengan 900 MHz, dengan demikian penggunaan frekuensi 450 MHz ideal untuk rural area. Penggunaan frekuensi 1800 MHz ideal untuk urban area (ukuran cell kecil dengan jumlah pemakai yang padat) 1800 MHz 900 MHz 450 MHz 11 Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Pengantar Sistem Telekomunikasi Frekuensi Sistem komunikasi seluler menggunakan frekuensi pada band 800, 900 dan 1800 MHz dengan bandwidth 25 MHz. Keterbatasan penggunaan frekuensi Bandwidth yg tersedia terbatas Power yang rendah Pengguna yang banyak dan tersebar Frequency re-use Frekuensi yang sama digunakan lagi pada sel yang lain (pada cluster yang berbeda) Masalah interferensi antar sel dg frekuensi yang sama (co-channel interference) Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Pengantar Sistem Telekomunikasi Frequency Reuse j i A A Sel-sel dengan tanda huruf yang sama menggunakan frekuensi yang sama Cluster (yang dibatasi dengan garis tebal) dapat dibuat berulang dalam coverage area Pada gambar di atas Ukuran cluster (N) = 7. Jarak frequency reuse ditentukan oleh parameter pergeseran (i,j) Reuse factor = 1/7 (setiap sel berisi 1/7 kali jumlah kanal keseluruhan yang tersedia dalam cluster tersebut. Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Co-channel Interference “Co-channels” adalah sel yang berdekatan dengan frekuensi yang sama “Co-channel interference” menyebabkan Voice Channels:  Loss of quality Control Channels: Dropped calls Co-channel interference dapat dikurangi dengan menambah jarak antara co-channel R = radius tiap sel D = jarak antara titik pusat dua sel co-channel (frequency reuse distance) Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Co-channel (Reuse) Distance Co-channel distance (D) ditentukan dengan rumus Di mana N =jumlah sel dalam satu cluster N = i²+ij+j² i dan j adalah parameter pergeseran (shift parameter) Reuse factor (Q) Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Ukuran Cluster (N) dan Co-channel Distance 1 2 3 8 7 6 9 2 10 3 1 5 4 11 12 N {i,j} D Q 3 {2,0} 3,46R 3,46 7 {2,1} 4,58R 4,58 12 {2,2} 6,00R 6,00 N = 3 2 3 4 1 5 6 7 N = 12 N = 7

Prinsip Jaringan Telepon Seluler Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Komponen Sistem Seluler Mobile Telephone Switching Office (MTSO) Berfungsi sebagai Mobile Switching Center (MSC) Melakukan kontrol dalam membangun hubungan antar telepon mobil atau antara telepon mobil dengan PSTN. Me-register lokasi telepon mobil dalam jaringan Mengalokasikan radio channel dan BTS bagi telepon mobil ketika bergerak dari satu sel ke sel yang lain Dengan database, mobile switch dapat menyimpan dan meng-update informasi pelanggan dalam volume yang besar Mobile switch dapat berkomunikasi dengan mobile switch lain dalam menentukan lokasi telepon mobil yang sedang roaming Cell Site Coverage area dari Base Transceiver Station (BTS) yang berupa perangkat radio dalam suatu sel Perangkat meliputi RF Transmitter dan Receiver, Antenna System dan Interface Equipment. Mobile Subscriber Unit (MSU) Merupakan Mobile Station (MS) Terdiri dari Control Unit dan Transceiver untuk mengirim dan menerima ke dan dari Cell Unit Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Base Transceiver Station (BTS) Traffic Channel (voice/data) Microwave Radio Link Signaling Channel (Control) To Mobile Switch Cable Link Mobile Station Base Transceiver Station (BTS) 19 Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Base Transceiver Station Transceiver = Transmitter (pemancar) dan Reciever (penerima) BTS memancarkan dan menerima transmisi dengan menggunakan frekuensi yang berbeda BTS menyediakan dua jenis kanal radio untuk setiap mobile phone Control Channel Call set up, handover, dll Traffic Channel Menyalurkan trafik percakapan atau data BTS dihubungkan dengan mobile switch dengan link microwave atau kabel Dalam sistem seluler analog traffic channel menggunakan modulasi analog (FM), sedangkan signaling (control) channel menggunakan modulasi digital 20 Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Pengantar Sistem Telekomunikasi Mobile Switching 21 Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Pengantar Sistem Telekomunikasi Typical Calls (1) Mobile unit initialization Scan and select strongest set up control channel Automatically selected BS antenna of cell Usually but not always nearest (propagation anomalies) Handshake to identify user and register location Scan repeated to allow for movement Change of cell Mobile originated call Check set up channel is free Monitor forward channel (from BS) and wait for idle Send number on pre-selected channel Paging MTSO attempts to connect to mobile unit Paging message sent to BSs depending on called mobile number Paging signal transmitted on set up channel 22 Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Pengantar Sistem Telekomunikasi Typical Calls (2) Call accepted Mobile unit recognizes number on set up channel Responds to BS which sends response to MTSO MTSO sets up circuit between calling and called BSs MTSO selects available traffic channel within cells and notifies BSs BSs notify mobile unit of channel Ongoing call Voice/data exchanged through respective BSs and MTSO Handoff Mobile unit moves out of range of cell into range of another cell Traffic channel changes to one assigned to new BS Without interruption of service to user 23 Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Pengantar Sistem Telekomunikasi Typical Calls (3) (a) Monitor strongest signal (b) Request for connection (c) Paging (d) Call accepted (e) Ongoing call (e) Handoff Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Pengantar Sistem Telekomunikasi Other Functions Call blocking 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 Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Improving Coverage and Capacity Major techniques to expand capacity Cell splitting Allows an orderly growth in cellular system Sectoring Uses directional antennas to further control interferences and frequency reuse Zone microcells Distributes the coverage of a cell Cell splitting increases capacity by increasing the number of base stations Sectoring and zone microcells rely on base station antenna placements to improve capacity by reducing co-channel interference. 26 Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Pengantar Sistem Telekomunikasi Cell Splitting Cell splitting is the process of subdividing a congested cell into smaller cells (microcells), each with its own base station and a corresponding reduction in antenna height and transmitter power Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Umbrella Cells Approach Handoff issues must be addressed so that high speed and low speed traffic can be accommodated simultaneously Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Pengantar Sistem Telekomunikasi Cell Sectoring Sectoring keeps the cell radius unchanged and seek method to reduce Q The channels used in a particular cell are broken down into sectored groups and are used only within a particular sector. This technique decreases co-channel interference and thus increases system performance. 120º sectoring 60º sectoring Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Pengantar Sistem Telekomunikasi Microcells Move antennas from tops of hills and large buildings to tops of small buildings and sides of large buildings Form microcells Reduced power Good for city streets, along roads and inside large buildings Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Pengantar Sistem Telekomunikasi Handoff Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Multiple Access Technology Multiple access technology allows multiple cell phones to use one base station at once. Technologies Frequency Division Multiple Access (FDMA) Pembedaan antara satu kanal dengan kanal yang lain dilakukan dengan pembedaan frekuensi Time Division Multiple Access (TDMA) Pembedaan antara satu kanal dengan kanal yang lain dilakukan dengan pembedaan waktu (time slot) Code Division Multiple Access (CDMA) Akses oleh ms dilakukan pada waktu dan frekuensi yang sama Pembedaan dilakukan hanya dalam pengkodean Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009

Pengantar Sistem Telekomunikasi FDMA, TDMA, CDMA FDMA TDMA CDMA Power Frequency Time Code Pengantar Sistem Telekomunikasi Semester genap 2008-2009