SISTEM KOMUNIKASI BERGERAK

1
SISTEM KOMUNIKASI BERGERAK

• Sistem Telekomunikasi
• Pertemuan ke-9

2
Overview

• Teknologi komunikasi saat ini telah berkembang
  pesat. Selain telah menerapkan komunikasi
  wireless atau nirkabel, juga telah diaplikasikan
  untuk kondisi bergerak.
• Teknologi ini terbagi atas beberapa jenis,
  diantara teknologi tersebut adalah GSM, CDMA,
  Teknologi 2G, 3G dan HSDPA/HSUPA.

3
Tujuan

• Mahasiswa memahami konsep komunikasi bergerak
• Mahasiswa memahami perbedaan karakteristik dari
  teknologi nirkabel bergerak.

4
Pengantar

• AMPS (1978)
• GSM (9.6 - 14.4 kbps), CDMA
• GPRS (115 kbps)
• EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) ?
  384 kbps
• UMTS (2 Mbps), W-CDMA dan CDMA 2000

5
Cellular Evolution and 3Gb Roadmap
GSM Europe PDC Japan D-AMPS North
America IS-95 North America
GPRS
W-CDMA
GSM
HSDPA
EDGE
HSCSD
UMTS CDMA2000
PDC
PDC
D-AMPS
1X-RTT
EV-DV
IS-95
EV-DO
IS-95B
2G 2.5G 3G 3G 9.6-14 kbps 114-384 kbps
0.384-2 Mbps gt5 Mbps
6
Arsitektur Sistem Komunikasi Bergerak

• GSM
• Jaringan GSM terdiri dari beberapa kesatuan
  fungsional yang memiliki fungsi tertentu.
  Struktur Public Land Mobile Network (PLMN)
  terbagi menjadi tiga sub-sistem yaitu
• Radio Subsystem (RSS)
• Network Switching Subsystem (NSS)
• Operation and Maintenance Subsystem (OMS)

7
GSM
8
GSM

• Sebuah Sebuah jaringan GSM terdiri dari beberapa
  komponen
• Mobile Station (MS),
• Subscriber Identity Modul (SIM),
• Base Transceiver Station (BTS),
• Base Station Controller (BSC) dan
• Mobile Service Switching Centre (MSC).

9
GSM

• Mobile Station (MS)
• Mobile Station (MS) merupakan peralatan bergerak
  yang digunakan untuk mengakses layanan
  telekomunikasi PLMN GSM. MS terdiri dari
  smartcard yang disebut SIM card dan Mobile
  Equipment (ME) .
• Subscriber Identity Module (SIM)
• Tiap pelanggan bergerak memiliki SIM card pribadi
  yang diselipkan ke telepon. SIM card merupakan
  tiket untuk mengakses jaringan PLMN. SIM card
  harus ada dalam Mobile Station untuk mengakses
  jaringan PLMN, baik digunakan untuk menerima atau
  melakukan panggilan.

10
GSM

• Base Transceiver Station (BTS)
• Tiap cell memiliki satu Base Transceiver Station
  (BTS) yang menjamin komunikasi radio antar mobile
  station dalam cell dan mobile station dengan
  jaringan tetap (PSTN). Fungsi utama dari BTS
  adalah menjaga dan memonitor koneksi ke mobile
  station dalam satu cell.
• Base Station Controller
• Base Station Controller (BSC) merupakan
  penghubung antara sejumlah BTS dan NSS. BSC juga
  mengubah 13 Kbps voice channel yang digunakan
  radio link ke standar 64 Kbps channel yang
  digunakan oleh PSTN. Tugas BSC diantaranya
  meliputi
• Manajemen radio resources dan frekuensi
• Distribusi speech, data dan signalling data dari
  NSS ke BTS-BTS

11
GSM

• Mobile Service Switching Centre (MSC)
• Mobile Services Switching Centre (MSC) memiliki
  seluruh fungsi penting dalam switching komunikasi
  pada seluruh mobile station dalam MSC area.
• Fungsi utama MSC adalah untuk mengkoordinasikan
  pembentukan call (call set up) antara mobile
  station (MS GSM) dengan MS GSM atau user PSTN .

12
CDMA

• Code Division Multiple Access (CDMA) adalah
  teknologi berbasis spread spectrum yang
  mengijinkan banyak user menempati kanal radio
  yang sama,diterapkan pada system IS-95,
  J-STD-008, dsb.
• Dalam sistem CDMA tiap user menggunakan kode unik
  yang berbeda satu sama lain, dan kross korelasi
  antar kode sangat kecil. Setiap data yang akan
  dipancarkan terlebih dahulu akan ditebar
  (spreading) sehingga memungkinkan adanya multiple
  access.

13
CDMA
14
CDMA

• Sistem komuniasi CDMA ini mempunya spesifikasi
  sebagai berikut
• Bandwidth 1.25 MHz
• Chip Rate 1.2288 Mcps
• Frek uplink 869 - 894 MHz atau 1930 - 1990 MHz
• Frek downlink 824 - 849 MHz atau 1850 -1910 MHz
• Frame length 20 ms

15
CDMA

• Bit rates 9.6 kbps, 14.4 kbps
• Speech code QCELP 8kbps, ACELP 13 kbps
• Power control uplink open loop fast closed
  loop
• Power control downlink slow quality loop
• Spreading codes Walsh long M sequences

16
CDMA

• Kelebihan CDMA
• Privasi tiap user, karena tiap user diberikan
  kode PN yang berbeda, dan hanya RX yang
  mengetahui kode tersebutlah yang bisa mendekode
  data yang sudah ditebar itu.
• Anti Jamming, terutama narrowband dapat diatasi
  dengan membuat sinyal informasi menduduki
  bandwidth yang besar dibandingkan bandwidth
  aslinya. Hal ini dimaksudkan untuk membuat sinyal
  tersebut mempunyai karakteristik seperti noise.

17
CDMA

• CDMA juga bersifat low probability intercept
  (LPI) karena sinyal DS-SS menempati spectrum
  setiap saat, maka ia mempunyai daya transmit yang
  sangat rendah per Hertz. Hal ini membuat sinyal
  DS-SS sulit dideteksi.
• Pada CDMA juga diterapkan efisiensi spectrum,
  yaitu CDMA bekerja atas dasar Direct Sequence ,
  dan kanalnya dapat digunakan oleh setiap sel
  dalam system, dan hanya dibedakan oleh kode
  Pseudorandom Number (PN) yang digunakannya.

18
Konsep Sistem Komunikasi Bergerak

• Fading
• Fading adalah fenomena fluktuasi daya sinyal
  terima akibat adanya proses propagasi dari
  gelombang radio.
• Multipath Fading adalah fenomena dimana
  lingkungan kanal radio mobile (indoor/outdoor)
  seringkali tidak terdapat lintasan gelombang
  langsung antara Tx dan Rx, sedemikian daya terima
  adalah superposisi dari banyak komponen gelombang
  pantul, dimana masing-masing memiliki amplitudo
  dan fasa saling independen.

19
(No Transcript)
20
Metode Akses

• FDMA (Frequency Division Multiple Access)
  melakukan pembagian spektrum gelombang dalam
  beberapa kanal frekuensi. Setiap panggilan
  hubungan akan memperoleh kanal tersendiri. Metode
  FDMA paling tidak efisien dan umumnya digunakan
  pada jaringan analog seperti AMPS

21

• TDMA (Time Divison Multiple Access) merupakan
  metode pengembangan dari FDMA yakni setiap kanal
  frekuensi masih dibagi dalam slot waktu sekitar
  10 ms.
• Data pada setiap hubungan komunikasi diubah dalam
  format digital dengan waktu pencuplikan data
  (sampling) 30 ms. Data cuplikan dari tiga
  hubungan Komunikasi selanjutnya ditempatkan pada
  sebuah antrian penggunaan kanal frekuensi.
• Masing-masing data cuplikan akan mendapat sebuah
  slot waktu untuk pengiriman pada kanal. Metoda
  TDMA digunakan pada jaringan GSM (Global System
  for Mobile Communication).

22
(No Transcript)
23

• CDMA (Code Division Multiple Access) merupakan
  metoda multiplexing yang paling canggih dan
  rumit. Seluruh daerah frekuensi digunakan
  bersama-sama tanpa pembagian kanal.
• Untuk membedakan antara masing-masing hubungan
  digunakan sistem pengkodean dengan modulasi
  frekuensi (pengubahan pola frekuensi pembawa)
  secara unik untuk masing-masing hubungan.

24
Handover

• Handover adalah proses pengalihan kanal traffic
  secara otomatis pada MS yang sedang digunakan
  untuk berkomunikasi tanpa terjadinya pemutusan
  hubungan.
• Hal ini menjelaskan bahwa handover pada dasarnya
  adalah sebuah call koneksi yang bergerak dari
  satu sel ke sel lainnya.
• Proses ini memerlukan alat pendeteksi untuk
  mengubah status dedicated node (persiapan
  handover) dan alat untuk menswitch komunikasi
  yang sedang berlangsung dari suatu kanal pada sel
  tertentu ke kanal yang lain pada sel yang lain.

25

• Keputusan untuk sebuah handover dibuat oleh BSC,
  yaitu dengan mengevaluasi secara permanent
  pengukuran yang diambil oleh BTS dan MS.
• Pengukuran rata-rata oleh BSC dibandingkan dengan
  nilai-nilai ambang batas (treshold) jika Px
  melebihi nilai treshold maka dimulai proses
  handover dengan mencari sebuah sel target yang
  cocok.

26
(No Transcript)
27
Prinsip Kerja HO

• Mobile Station ( MS ) bergerak menjauhi suatu
  cell maka daya yang diterima oleh MS akan
  berkurang. Jika MS bergerak semakin menjauhi Base
  Station ( Cell ) maka daya pancar akan semakin
  berkurang. Menjauhnya MS pada cell asal
  menjadikan MS mendekati cell lainya. Cell lainnya
  dikatakan sebagai cell kandidat yaitu cell yang
  akan menerima pelimpahan MS dari cell sebelumnya.

28
Prinsip Kerja HO

• MSC melalui Cell kandidat akan memonitor
  pergerakan MS dan menangkap daya pancar MS.
  Diantara cell kandidat yang menerima daya pancar
  MS terbesar maka pelimpahan MS akan berada pada
  cell tersebut. Cell kandidat yang menerima
  pelimpahan MS akan melakukan monitoring. Proses
  monitoring dilakukan oleh MSC dan
  menginstruksikan pada cell kandidat tersebut.
• Pada saat Handoff, supervisi dipersingkat. MSC
  melakukan prioritas pendudukan kanal pada MS yang
  akan mengalami Handoff. Cell kandidat dibuat
  urutan prioritas

29

• Tipe Handover
• Intra cell handover, pemindahan informasi yang
  dikirim dari satu kanal ke kanal yang lain pada
  sel yang sama. Dilakukan karena terjadi gangguan
  interferensi atau operasi pemeliharaan.
• Intra-BSC handover, yaitu handover yang dikontrol
  oleh BSC. BTS yang lama dan baru sama-sama
  dibawah kendali sebuah BSC . Handover ditangani
  seluruhnya oleh BSC. MSC menerima informasi
  lokasi sel baru yang digunakan MS dari BSC.

30

• Intra-MSC Handover (handover yang terjadi dalam
  sebuah MSC) BTS lama yang baru berada dibawah
  sebuah MSC tapi dikendalikan oleh BSC yang
  berbeda.
• Inter-MSC handover (handover antar dua MSC). BTS
  lama dan yang baru berada pada MSC area yang beda.

31
Sistem Komunikasi Data Bergerak

• GPRS
• Secara umum General Packet Radio Service atau
  GPRS adalah suatu teknologi yang memungkinkan
  pengiriman dan penerimaan data lebih cepat jika
  dibandingkan dengan penggunaan teknologi Circuit
  Switch Data atau CSD.
• Jaringan GPRS merupakan jaringan terpisah dari
  jaringan GSM dan saat ini hanya digunakan untuk
  aplikasi data

32
Sistem Komunikasi Data Bergerak

• Komponen-komponen utama jaringan GPRS
• GGSN gerbang penghubung jaringan GSM ke
  jaringan internet
• SGSN gerbang penghubung jaringan BSS/BTS ke
  jaringan GPRS
• PCU komponen di level BSS yang menghubungkan
  terminal ke jaringan GPRS

33
Sistem Komunikasi Data Bergerak

• Secara teori kecepatan pengiriman data GPRS dapat
  mencapai 115 kb/s. Namun dalam implementasinya
  sangat tergantung dari berbagai hal seperti
• Konfigurasi dan Alokasi time slot di level
  Radio/BTS
• Teknologi software yang digunakan
• Dukungan ponsel
• Ini menjelaskan mengapa pada saat-saat tertentu
  di lokasi tertentu akses GPRS terasa lambat dan
  bahkan bisa lebih lambat dari akses CSD yang
  memiliki kecepatan 9,6 kb/s

34
(No Transcript)
35

• EDGE
• Seperti namanya, EDGE (Enhanced Data rates for
  GSM Evolution), adalah teknologi yang
  dikembangkan dengan basic teknologi GSM dan GPRS.
  Sebuah system EDGE dikembangkan dengan tetap
  menggunakan equipment yang terdapat pada jaringan
  GSM/GPRS. Jadi EDGE tidak bisa sendiri.

36

• Pengimplementasian EDGE pada jaringan existing
  GPRS hanya memerlukan penambahan pada sisi radio
  aksesnya saja. Sedangkan pada sisi core
  network-nya, EDGE menggunakan perangkat dan
  protocol yang sama dengan yang digunakan pada
  jaringan GPRS sebelumnya.
• Perbedaan jaringan GPRS dan EDGE hanya terdapat
  pada sisi radio akssnya saja, sedangkan pada sisi
  jaringan corenya, EDGE dan GPRS menggunakan
  equipment dan protocol yang sama.
• Sebuah jaringan GPRS dapat diupgrade menjadi
  sebuah jaringan dengan sistem EDGE hanya dengan
  menambahkan sebuah EDGE Transceivier Unit (TRU)
  pada sisi radio aksesnya.

37
(No Transcript)
38

• EDGE adalah sebuah cara untuk meningkatkan
  kecepatan data pada radio link GSM. Dengan
  menggunakan teknik modulasi dan coding scheme
  yang berbeda dengan system GPRS sebelumnya, serta
  dengan melakukan pengaturan pada protocol radio
  link-nya
• Jadi secara umum ada tiga aspek teknik baru pada
  EDGE jika kita bandingkan dengan GPRS, yaitu
• Teknik Modulasi
• Teknik Coding
• Radio Access Network (RAN)

39
3G

• Generasi ketiga, atau 3G, ditujukan untuk menjadi
  global standard bagi komunikasi wireless seluler.
  Datarate maksimum yang diperoleh pengguna
  bergantung pada kondisi mobilitas pengguna, yaitu
  sebesar 144 Kbps untuk mobile user, 386 Kbps
  untuk slowly moving user, dan 2 Mbps untuk
  stationary user dengan frekuensi 1885-2200 MHz.
• Perkembangan pada jaringan 3G ini membuat trafik
  yang dapat disalurkan bukan hanya suara dan data
  saja, melainkan menyalurkan trafik gambar
  bergerak (video). Kualitas dari video yang
  disalurkan pada jaringan ini bergantung pada
  bitrate jaringan.

40

• Wideband CDMA (W-CDMA)
• WCDMA merupakan evolusi dari EDGE (2.5G).
• Teknologi W-CDMA ini ada dua jenis, yaitu
  Digital-Sequence W-CDMA (DS W-CDMA, atau dikenal
  sebagai UMTS di Eropa) dan W-CDMA TDD Mode.
• W-CDMA memiliki bandwidth sebesar 5 MHz dengan
  bit rate maksimum mencapai 2 Mbps.

41

• CDMA2000 1xEVDO
• CDMA2000 1xEVDO merupakan evolusi dari jaringan
  CDMA2000 1xRTT (2.5G).
• Teknologi CDMA2000 1xEVDO ini kemudian digantikan
  oleh CDMA2000 1xEVDV.
• Dengan bandwidth sebesar 1.23 MHz untuk Amerika
  dan Korea dan 1.25 MHz untuk negara-negara lain,
  bit rate maksimum yang dapat dicapai adalah 2.5
  Mbps

42

• High-Speed Downlink Packet Access (HSDPA)
• HSDPA merupakan salah satu teknologi generasi 3G
  yang sering disebut sebagai beyond 3G (atau
  beyond W-CDMA) karena datarate-nya hampir enam
  kali datarate teknologi UMTS/W-CDMA.
• Teknologi ini menggunakan suatu kanal 5 MHz
  W-CDMA dengan bit rate maksimum 10.8 Mbps.
• Untuk teknologi HSDPA beberapa literatur ada yang
  memasukkan ke dalam kategori 3.5G, sama seperti
  halnya dengan teknologi High Speed Uplink Packet
  Access (HSUPA).

43

• Tiga fitur kunci yang ditawarkan oleh 3G
• Datarate yang lebih tinggi
• Meskipun teknologi 2.5G telah menawarkan
  peningkatan datarate, namun peningkatan ini masih
  tidak bisa diandalkan karena pengguna masih
  berbagi bandwidth.
• Peningkatan datarate pada teknologi 3G dapat
  dicapai baik pada saat uplink dan downlink, baik
  untuk kanal yang berupa circuit switched ataupun
  packet switched. Namun untuk yang berupa packet
  switched, datarate yang dihasilkan dipengaruhi
  oleh QoS

44

• Quality of Services (QoS)
• Dalam teknologi WCDMA, pengembang menyertakan
  aspek QoS sistem sejak awal sehingga sistem akan
  mendukung QoS dari ujung ke ujung. Hal ini
  merupakan perbaikan atas kelemahan yang terdapat
  pada sistem 2.5G

45

• Kebergantungan bitrate pada jarak
• Bitrate maksimum sistem 3G sangat bergantung pada
  jarak sistem dari Base Transceiver Station (BTS).
  Semakin jauh bergerak dari BTS maka akan semakin
  sulit mendapatkan kecepatan maksimum.

46
(No Transcript)
47
Aplikasi Mobile IP

• Mobile IP adalah protokol internet yang mendukung
  mobilitas dari user (host). Tujuannya agar sebuah
  host dapat terus terkoneksi ke internet dimanapun
  ia berada.
• Dengan Mobile IP sebuah node mempunyai dua alamat
  IP. Satu alamat permanen yang mengidentifikasi
  node tersebut, dan yang lain merepresentasikan
  lokasi node dalam topologi jaringan.

48
(No Transcript)
49

• Node
• Peralatan atau device yang mengimplementasikan
  IP.
• Mobile Node (MN)
• Sebuah node yang dapat berganti point of
  atachment. Tapi masih dapat dihubungi melalui
  home addressnya.
• Home Address (HoA)
• Sebuah prefix yang mengacu pada home link dari
  mobile node
• Care of Address (CoA)
• Sebuah alamat yang menunjukkan dimana letak dari
  mobile node berada. Prefix subnet dari IP ini
  akan sama dengan jaringan asing dimana mobile
  node berada.

50

• Home Agent (HA)
• Sebuah router yang bertugas meneruskan paket ke
  mobile node ketika tidak berada dijaringan
  asalnya.
• Binding
• Ikatan atau hubungan home address dan care of
  address.
• Correspondent Node (CN)
• Node yang berkomunikasi dengan mobile node. Bisa
  bersifat mobile atau statik.