SM241013 - Pengantar Sistem Telekomunikasi

1

• Modul 5
• Sistem Komunikasi Bergerak
• (Mobile Communication)

2
Basic Mobile Telephone Service Network
Mobile Base Station
Mobile Base Station
Mobile Control Equipment
Network Interface Equipment
Mobile Operator
3
Arsitektur Sistem Telepon Bergerak

• Layanan bergerak tradisional
• Mirip dengan broadcasting TV.
• Sebuah transmitter yang kuat di lokasi yang
  tinggi untuk mengcover area yang cukup luas
  (radius sampai 50 km).
• Kapasitas kanal terbatas (kecil).
• Konsep seluler
• Menggunakan banyak transmitter dengan power
  rendah untuk megcover area tertentu.
• Satu area metropolitan dibagi dalam area-area
  kecil (cell) yang masing-masing dilayani oleh
  sebuah low power transmitter.
• Kapasitas kanal menjadi lebih besar. Secara
  teoritis menjadi n kali dibandingkan dengan
  sistem tradisional (di mana n adalah jumlah cell)
• Untuk menghindari terjadinya interferensi, cell
  yang berdekatan tidak boleh menggunakan frekuensi
  yang sama.

4
Jaringan Telepon Bergerak Seluler

• Area yang akan dicakup oleh jaringan dibagi
  menjadi sejumlah cell yang masing-masing dilayani
  oleh sebuah Radio Base Station (RBS) atau Base
  Transceiver Station (BTS)
• Setiap BTS dapat memancarkan sejumlah frekuensi
  (kanal radio) dalam waktu bersamaan
• Prinsip ini dikenal dengan Frequency Division
  Multiple Access (FDMA)
• BTS yang berbatasan menggunakan frekuensi radio
  yang berbeda untuk mencegah interferensi, tapi
  yang lainnya boleh menggunakan frekuensi yang
  sama (Frequency Re-use)
• Dalam praktek biasanya frekuensi yang sama boleh
  digunakan untuk jarak minimal 4 cell

BTS
Fictitious coverage area
Radio coverage area
5
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
6
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
7
Base Transceiver Station(BTS)
Traffic Channel (voice/data)
Microwave Radio Link
Signaling Channel (Control)
To Mobile Switch
Cable Link
Base Transceiver Station (BTS)
8
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

9
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
10
Operasi Jaringan Seluler

• Mobile on Idle
• Setiap telepon mobil telah diprogram dengan
  frekuensi dari semua control channel
• Ketika dihidupkan, telepon mobil akan memilih
  frekuensi control channel dari BTS di dekatnya
  yang sinyalnya paling kuat
• Telepon mobil memiliki kode identitas yang unik
  yang dikirimkan melalui control channel dan
  lokasi cell di mana dia berada diregistrasi agar
  apabila ada panggilan yang masuk dapat
  diteruskan.
• Apabila sinyal kontrol menjadi lemah, telepon
  mobil kembali melakukan prosedur pemilihan
  frekuensi control channel, dan dilakukan hand
  over ke cell yang lain
• Outgoing call
• Nomor telepon yang akan dipanggil dimasukkan ke
  memori melalui keypad.
• Telepon mobil mengirim signaling message yang
  berisi nomor yang dipanggil ke base station,
  kemudian diteruskan ke mobile switch.
• Mobile switch meneruskan panggilan ke jaringan
  dan mengirim perintah ke BTS untuk mengalokasikan
  frekuensi traffic channel untuk telepon mobil ybs.

11
Operasi Jaringan Seluler

• Hand-Over
• Apabila telepon mobil bergerak menuju batas
  coverage area, sinyal yang diterima BTS makin
  lemah.
• BTS dari cell berikutnya yang dimasuki akan
  memonitor kekuatan sinyal control channel.
• Telepon mobil diinstruksikan untuk pindah ke
  channel frequency yang baru, dan pada waktu yang
  bersamaan hubungan dialihkan ke cell baru.
• Database pada location register di-update untuk
  menunjukkan lokasi yang baru dari mobile telepon
  ybs.
• Proses ini disebut hand over dan akan berulang
  setiap kali mobil telepon melintasi perbatasan
  antara dua cell.
• Incoming Call
• Mobile network selalu mengetahui di cell mana
  sebuah telepon mobil berada.
• Incoming call diroutingkan ke mobile switch yang
  terdekat ke cell di mana telepon mobil yang
  dituju terdaftar pada saat itu.
• BTS ybs menghubungi telepon mobil yang dituju
  melalui control channel.
• Mobile Transmit Power
• Sinyal dari telepon mobil dimonitor oleh BTS.
• Untuk mengurangi interferensi ke kanal lain,
  serta menghemat battere, BTS dapat
  menginstruksikan ke telepon mobil untuk
  menurunkan atau menaikkan power yang dipancarkan
  dengan menggunakan signaling dan control channel.

12
Analogue Cellular Systems

• Sistem seluler analog (Selular Generasi Pertama)
  menggunakan sinyal radio dengan modulasi analog
  untuk mentransmisikan sinyal suara.
• Berbagai standard sistem seluler analog di
  antaranya
• NMT (Nordic Mobile Telephones)
• Dikembangkan di negara-negara Nordic oleh Swedia,
  Norwegia, Denmark dan Finlandia
• Terdapat dua versi NMT, yaitu NMT-900 (beroperasi
  pada frekuensi sekitar 900 MHz, dan NMT-450
  (beroperasi pada frekuensi sekitar 450 MHz)
• AMPS (Advanced Mobile Phone System)
• Dikembangkan di Amerika
• Menggunakan frekuensi radio sekitar 800 MHz
• TACS (Total Access Communications System)
• Dikembangkan di Inggris
• Adaptasi dari AMPS karena perbedaan regulasi di
  Inggris dan Amerika, khususnya ketentuan
  frequency band dan channel spacing
• Beroperasi pada spektrum frekuensi radio sekitar
  900 MHz
• Sistem analog lainnya
• NAMTS (Nippon Automatic Mobile Telephone System)
• C-Netz, di Jerman
• Radiocom 2000, di Perancis

13
Mobile Switch

• Fungsi
• 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 cell ke cell 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.

Network Management System (NMS)

• Salah satu bagian yang penting dari mobile
  network adalah Network Management System (NMS)
• NMS dapat memonitor dan megkofigurasi berbagai
  parameter dalam jaringan

14
Analogue NMT Network
Base Station
Base Station
Mobile Telephone Exchange (MTX)
Base Station
Base Station
Base Station
P S T N
NMS
15
Digital Cellular Systems

• Dalam sistem analog penggunaan standar yang
  berbeda di setiap negara menyulitkan pelanggan
  yang melakukan perjalanan antar negara untuk
  menggunakan teleponnya
• Dikembangkan sistem seluler digital (Seluler
  Generasi Kedua)
• GSM (Groupe Speciale Mobile), yang selanjutnya
  lebih dikenal dengan Global System for Mobile,
  adalah standar untuk komunikasi bergerak digital
  yang digunakan di banyak negara
• GSM menggunakan frekuensi radio pada band 900 MHz
  dan 1800 MHz, yang dikenal secara luas sebagai
  GSM-900 dan GSM-1800

16
Sejarah GSM

• Sejarah Internasional
• 1982, Konferensi Administrasi Pos dan
  Telekomunikasi Eropa (CEPT) memulai pembangunan
  Groupe Spécial Mobile
• 1987, Regulator Operator Se-Eropa
  menandatangani MoU tentang GSM
• 1 Juli 1991 jaringan GSM pertama di Radiolinja,
  Finlandia, dibuka secara resmi
• 1992, semua operator besar di Eropa memulai
  pengoperasian jaringan GSM secara komersil

17
Sejarah GSM

• Sejarah Nasional
• 1993, Pemerintah membuat project pilot GSM
  pertama di Batam
• 1994, Satelindo beroperasi
• 1995, Telkomsel beroperasi
• 1996, Excelcomindo
• 2001, GPRS diluncurkan oleh IM3
• 2004, EDGE diluncurkan oleh Telkomsel

18
Base Station
Base Station
Base Station
Base Station
B S C
2 MB/s
B S C
Base Station
2 MB/s
Base Station
M S C
2 MB/s
Location Register HLR VLR
NMS
P S T N
GSM Cellular Network
19
GSM Features

• Subscriber Identity Module (SIM)
• SIM card berupa mikroprosesor dengan memory
• Ketika card dimasukkan ke pesawat telepon,
  jaringan melakukan pengecekan apakah pelanggan
  ybs boleh melakukan call, dan apakah card tsb
  tidak dilaporkan hilang
• Beban penggunaan telepon dikenakan kepada pemilik
  card
• Short Message Service (SMS)
• Penerimaan pesan dalam bentuk karakter
  alphanumeric
• Mobile Data Transmission
• Data dapat ditransmisikan dengan kecepatan 9,6
  Kbit/s melalui packet switched network
• Location Register
• Jaringan GSM memiliki dua database, yaitu Home
  Location Register (HLR) dan Visitor Location
  Register (VLR)
• HLR berisi informasi telepon mobil yang merupakan
  pelanggan dari MSC ybs
• VLR berisi informasi telepon mobil dari MSC lain
  yang sedang roaming
• Cell Broadcast
• Pengiriman pesan ke semua telepon mobil yang
  berada di satu area
• Security
• Teknik encryption agar percakapan atau data yang
  ditransmisikan tidak dapat disadap

20
Time Division Multiple Access (TDMA)

• Dalam teknik transmisi digital memungkinkan
  beberapa percakapan menggunakan frekuensi yang
  sama
• Teknik transmisi digital tersebut dikenal dengan
  Time Division Multiple Access (TDMA) yang
  memungkinkan banyak vice channel dan control
  channel menggunakan frekuensi yang sama tanpa
  saling mengganggu
• Setiap telepon mobil akan mentransmisikan data
  burst pada waktu yang berbeda-beda dengan
  frekuensi yang sama

TDMA Data Burst
BTS
TDMA Data Burst
21
International Roaming dengan GSM

• Dengan GSM roaming di seluruh Eropa dan
  negara-negara lain di dunia dilakukan secara
  otomatis
• Apabila seseorang yang sedang melakukan roaming
  internasional mendapat panggilan dari telepon di
  negara salnya, beban percakapan untuk tarif lokal
  dibebankan kepada pihak yang memanggil, sedangkan
  tarif internasional dibebankan kepada yang
  dipanggil
• Tromboning Effect
• Apabila dua telepon mobil yang sedang roaming
  internasional ke satu negara kemudian melakukan
  percakapan, maka akan terjadi dua kali tarif
  internasional
• Panggilan diroutekan ke negara asal, beban
  dikenakan kepada pemanggil
• Selanjutnya panggilan diroutekan ke negara di
  mana pihak yang dipanggil berada. Beban dikenakan
  kepada yang dipanggil
• Beban biaya percakapan menjadi mahal
• Optimal Call Routing
• MSC dilengkapi dengan software yang dapat
  mendeteksi bahwa pihak yang memanggil dan yang
  dipanggil sedang melakukan roaming dan berada
  pada jaringan negara yang sama
• MSC di mana kedua pihak berada dapat
  menghubungkan langsung tanpa diroutekan dulu ke
  negara asal kedua pihak
• Percakapan menjadi lebih efisien, dan operator
  ybs dapat menawarkan tarif roaming internasional
  yang lebih murah

22
Personal Communication Network (PCN)

• PCN adalah sistem telepon bergerak yang
  beroperasi pada frekuensi yang lebih tinggi (1800
  dan 1900 MHz)
• Yang termasuk PCN antara lain
• DECT (Digital European Cordless Telephone)
• GSM-1800
• GSM-1900

23

• DECT
• Digital cordless system
• Digunakan dalam area terbatas di dalam gedung,
  misalnya dalam satu kantor
• Populer digunakan pada implementasi cordless PBX
  dan Wireless Local Loop (WLL)
• GSM-1800
• Menggunakan standard yang sama dengan GSM-900,
  dengan perbedaan pada frekuensi yang digunakan
  pada BTS, yaitu 1800 MHz
• Karena frekuensi yang digunakan lebih tinggi,
  ukuran cell lebih kecil dibandingkan dengan
  GSM-900, tetapi mampu melayani jumlah pelanggan
  yang lebih banyak
• Populer digunakan di kota besar dengan kepadatan
  populasi yang tinggi
• GSM-1900
• Digunakan pada operasi GSM di USA

24
Penggunaan GSM-900 dan GSM-1800

• GSM-900
• Australia
• China
• Fiji
• Finland
• Hong Kong
• Hungary
• India
• Indonesia
• Iran
• Oman
• Portugal
• Russia
• United Kingdom
• Vietnam

• GSM-1800
• Chile
• China
• France
• Germany
• Hong Kong
• Malaysia
• Singapore
• Sweden
• Switzerland
• Thailand
• Ukraine
• United Kingdom

25
FDMA, TDMA, CDMA
FDMA
TDMA
CDMA
26
FDMA
27
Ilustrasi GSM-TDMA
28
Ilustrasi CDMA
29
Perkembangan GSM

• GSM(Global System for Mobile Communication) is
  the most widely adopted mobile standard in the
  world.
• GPRS(General Packet Radio Service) allows large
  amounts of data to be sent over mobile networks
  at speed 3 to 4 times greater than conventional
  GSM systems.
• EDGE(Enhanced Data Rates for Global Evolution) is
  a 3G technology that delivers broadband-like data
  speed to mobile devices.
• WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) the
  worlds leading 3G technology

30
GPRS

• Fasilitas komunikasi data berkecepatan tinggi dan
  akses internet via handphone,komputer atau PDA
• Terbagi menjadi beberapa kelas yang menunjukan
  kecepatan aksesnya
• Perkembangan Teknologi

Type Uplink Downlink
GSM CSD 9.6 14 Kbps 9.6 14 Kbps
HSCSD 28 Kbps 28 Kbps
GPRS 14 Kbps 28 64 Kbps
31
EDGE

• Evolusi layanan komunikasi data dengan kecepatan
  jauh lebih tinggi
• gt 5-6 kali dibanding GPRS
• gt 3-4 kali dibanding jalur kabel telepon
• gt 2 kali dibanding CDMA 2000 1X
• Mampu memberikan layanan 3G
• gt High Quality audio Streaming
• gt Video Streaming
• gt Online Gamming
• gt High speed download

32
WCDMA (Wideband CDMA)

• Upgrade GSM via GPRS atau EDGE
• Diadopsi sebagai standar oleh ITU dibawah nama
  IMT-2000 secara langsung meluas
• Teknologi terbaik untuk menghandle jumlah tinggi
  dari voice dan data traffic
• Satu-satunya teknologi yang mendukung layanan
  video telephony komersil
• Kecepatan akses datanya dapat mencapai lebih dari
  10Mbps

33
Mobile Satellite System

• Komunikasi bergerak satelit umumnya menggunakan
  frekuensi 1Ghz 30 GHz yang kita kenal dengan
  nama microwave.
• Keuntungan satelit dapat mengcover seluruh
  permukaan bumi.
• Satelit mobil pertama digunakan untuk hubungan
  pantai dengan kapal, karena dengan radio
  terestrial agak sulit akibat pergerakan kapal
  dalam pelayarannya. Sistem ini juga cocok untuk
  digunakan bagi penerbangan dan kendaraan
  bergerak.
• Konsorsium yang menyelenggakakan komunikasi
  satelit mobil adalah INMARSAT (International
  Maritime Satellite)
• Disamping keperluan diatas eksplorasi minyak dan
  tambang dapat menggunakan INMARSAT untuk hubungan
  yang lebih cepat dan fleksibel.

34
Inmarsat System
Satellite
Inmarsat Terminal
Vehicle Mobile
PSTN
35
LEO dan MEO
Penggunaan satelit bagi komunikasi bergerak makin
mengedepankan kemudahan sejalan dengan
perkembangan jaringan satelit global bagi sistem
komunikasi mobil. LEO dan MEO digunakan untuk
komunikasi tersebut. Salah satu jaringan yang
sudah dicanangkan namun secara operasional belum
berjalan sempurna adalah IRIDIUM. Jaringan ini
terdiri dari 66 satelit yang bergerak
mengelilingi bumi pada orbit rendah beada pada
jarak kurang lebih 780 Km diangkasa. Satelit
tersebut berfungsi sebagai Base Station yang
bergerak dan sebagai switching, dan dapat
menghubungkan seluruh permukaan bumi denagn
perantaran ke 66 satelit tersebut. IRIDIUM
menggunakan teknologi GSM. Handset yang dugunakan
relatif kecil dengan daya rendah, bisa
berkomunikasi bagi pengguna yang beada baik di
gurun, lautan maupun kutub. Jenis lain jaringan
satelit mobil adalah Global Star dapat digunakan
untuk pengguna sistim komunikasi mobil di
Australia dan Eropa. Satelit mobile phone
menggunakan dualmode yaitu satelit dan terestrial
selular.
36
LEO
37
Perkembangan Sistem Telekomunikasi Bergerak
Perkembangan telepon bergerak harga turun,
tambah populer/diminati orang dan layanan
bertambah bukan saja suara tapi juga data, fax
dan personal interactive video service. Generasi
ke-3 dikenal dengan nama UMTS (Universal Mobile
Telecommunication Services) yang dapat
memberikan akses terhadap B-ISDN dan layanan
multimedia. Faktor yang dominan dalam
perkembangan sistem mobil masa depan adalah
Bandwidth dan Kapasitas. Frekuensi sangat
terbatas dan bandwidth ditentukan oleh frekuensi
oleh karena itu digunakan Frequency Re-use.
Disamping itu teknologi selnyapun didesain
sedemikian rupa agar memenuhi kebutuhan kapasitas
dengan penggunaan Macrocells, Microcells dan
Picocells.
38
Generasi Sistem Telepon Bergerak

• Generasi Pertama yaitu sistem selular
  analog, mis. AMPS, NMT
• Generasi Kedua yaitu sistem seluler
  digital mis. GSM, CDMA
• (2G dan 2.5G)
• Generasi Ketiga Didefinisikan sebagai
  UMTS, FPLMTS (IMT- 2000)
• Generasi Keempat ?

Dual Band dan Dual Standard Phones.
Dual Band adalah sistem cellular yang
menggunakan frekuensi 900 Mhz dan 1800 MHz. Dual
Standard Adalah sistem yang menggunakan sistem
GSM/TDMA dan CDMA.
39
Evolusi
40
Fitur dari sistem IMT-2000

1. Dapat bekerja dengan semua sistem komunikasi.
2. Didesain dengan derajat yang tinggi secara world
   wide
3. Kompatibel dengan fixed sistem
4. Tingkat kualitas dan integritas sama dengan
   fixed.
5. Penyediaan layanan dilakukan oleh lebih dari satu
   jaringan
6. Didukung oleh berbagai jenis terminal.
7. Penggunaan spektrum radio yang efisien.
8. Arsitektur yang bersifat terbuka memudahkan dalam
   pengembangan.
9. Sistem modular memudahkan untuk pertumbuhan.
10. Layanan tidak terbatas indoor, outdoor, laut,
    atau di udara.

Universal Personal Telecommunication Konsep ini
domotori oleh ITU-T, layanan ini memungkinkan
setiap individu dapat melakukan komunikasi
dimana saja, kapan saja dengan perangkat apa saja
menggunakan nomor UPT yang unik. Banyak sekali
masalah yang perlu diatasi antara lain teknis,
roaming dunia, pentarifan dan lain-lain, ITU
menjadi penentu sebagai badan kordinator agar UPT
ini dapat dioperasikan dan digunakan oleh publik.