Pertemuan Keenam Teknologi Selular.

Presentasi berjudul: "Pertemuan Keenam Teknologi Selular."— Transcript presentasi:

1 Pertemuan Keenam Teknologi Selular

2 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.

3 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)

4 Klasifikasi WIRELESS

5 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

6 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

7 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.

8 2G: GSM (Global System for Mobile Communication)

9 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

10 Struktur Frame GSM

11 2.5G: GPRS (General Packet Radio System)
Jaringan GPRS adalah hasil pengembangan dari GSM Theoretically, the data rate can reach 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.

12 3G: UMTS (Universal Mobile Telephone Standard)

13 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.

14 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)

15 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 LTE adalah teknologi yang didaulat akan menggantikan UMTS/HSDPA. LTE diperkirakan akan menjadi standarisasi telepon selular secara global yang pertama.

16 Sistem Selular

17 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.

18 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

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

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

21 A typical network layout

22 Prinsip kerja jaringan seluler

23

24 Handover

25 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.

26 Channelization : FDMA In frequency-division multiple access (FDMA), the available bandwidth is shared by all stations. Each station uses its allocated band to send its data. Each band is reserved for a specific station. The band belongs to the station all the time. FDMA is a data link layer protocol that uses FDM at the physical layer.

27 Frequency-division multiple access (FDMA)

28 Diagram of an FDMA system

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

30 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

31 Channelization : TDMA In time-division multiple access (TDMA), the entire bandwidth is just one channel. The stations share the capacity of the channel in time. Each station is allocated a time slot during which it can send data. TDMA is a data link layer protocol that uses TDM at the physical layer. TDMA is used in the cellular telephone network

32 Time-division multiple access (TDMA)

33 Operation of a TDMA system

34 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 = *(ARFCN-1) MHz fDownlink = fUplink MHz Prinsip kerja Time-Division Multiple Access (TDMA)

35 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

36 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)

37 Struktur Jaringan CDMA

38 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.

39 Jaringan WCDMA

40 CDMA Let us assume that four stations (1,2,3,4 with codes c1,c2,c3,c4) connected to the same channel are sending data d1,d2,d3,d4. Let us assume that the assigned codes have two properties: 1. If we multiply each code by another, we get 0. 2. If we multiply each code by itself, we get 4(the number of stations) The stations send data If any station, (say station2) wants to get data sent by another station (say station1), station2 multiplies the data on the channel by the code of the sending station (i.e c1) and divides the result by 4: Data received by station2= {(d1.c1+d2.c2+d3.c3+d4.c4).c1}x1/4 =d1 The code assigned to each station is a sequence of numbers called chips.

41 Simple idea of communication with code

42 Chip sequences

43 Data representation in CDMA

44 Sharing channel in CDMA

45 Digital signal created by four stations in CDMA

46 Decoding of the composite signal for one in CDMA. The Fig
Decoding of the composite signal for one in CDMA. The Fig. shows how station 3 can detect the data sent by station2.

47 CDMA: Sequence Generation
Sequence Generation: To generate sequences, we use a Walsh table, a two- dimensional table with an equal number of rows and columns. Each row is a sequence of chips. The Walsh table W1 for a one-chip sequence has one row and one column. We can choose -1 or +1 for the chip for this trivial table (we chose +1). According to Walsh, if we know the table for N sequences WN, we can create the table for 2N sequences W2N, as shown in Figure The WN with the overhead bar stands for the complement of WN, where each +1 is changed to -1 and vice versa. Let us see how we can create W2 and W4 from W1. Figure shows the process. After we select W1, W2 can be made from four W1‘s, with the last one the complement of W1.

48 General rule and examples of creating Walsh tables

49 The number of sequences in a Walsh table needs to be N = 2m.
Note The number of sequences in a Walsh table needs to be N = 2m.

50 Example 12.6 Find the chips for a network with
a. Two stations b. Four stations Solution We can use the rows of W2 and W4 : a. For a two-station network, we have [+1 +1] and [+1 −1]. b. For a four-station network we have [ ], [+1 −1 +1 −1], [+1 +1 −1 −1], and [+1 −1 −1 +1].

51 Example 12.7 What is the number of sequences if we have 90 stations in our network? Solution The number of sequences needs to be 2m. We need to choose m = 7 and N = 27 or 128. We can then use 90 of the sequences as the chips.

52 Example 12.8 Prove that a receiving station can get the data sent by a specific sender if it multiplies the entire data on the channel by the sender’s chip code and then divides it by the number of stations. Solution Let us prove this for the first station, using our previous four-station example. We can say that the data on the channel D = (d1 ⋅ c1 + d2 ⋅ c2 + d3 ⋅ c3 + d4 ⋅ c4). The receiver which wants to get the data sent by station 1 multiplies these data by c1.

53 Example 12.8 (continued) When we divide the result by N, we get d1 .

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

55 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

56 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

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

58 Any Questions