ARSITEKTUR DAN INTERFACE TEKNOLOGI TELEK
ARSITEKTUR DAN INTERFACE TEKNOLOGI
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE
EMPAT (4G)
Disusun Oleh:
Ifaz Fachrul Hindami (NIM.13101018)
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TELEMATIKA TELKOM
PURWOKERTO
2016
KATA PENGANTAR
Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha
Panyayang, Kami panjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat-Nya, yang telah
melimpahkan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya kepada kami, sehingga kami dapat
menyelesaikan makalah ARSITEKTUR DAN INTERFACE TEKNOLOGI
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE EMPAT (4G).
Makalah ini kami susun dengan maksimal, namun kami menyadari
sepenuhnya makalah ini masih jauh dari kesempurnaan. Maka dari itu dengan
tangan terbuka kami menerima segala kritik dan saran dari pembaca agar makalah
ini bisa menjadi lebih baik.
Semoga makalah ilmiah ini bisa bermanfaat baik bagi penulis sendiri
maupun bagi para pembaca.
.
Purwokerto, 15 Februari 2016
Penyusun
i|ARSITEKTUR DAN INTERFACE TEKNOLOGI
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE EMPAT (4G)
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ............................................................................................. i
DAFTAR ISI ........................................................................................................... ii
DAFTAR GAMBAR/GRAFIK ............................................................................. iii
BAB I ...................................................................................................................... 1
PENDAHULUAN .................................................................................................. 1
LATAR BELAKANG ......................................................................................... 1
TUJUAN ............................................................................................................. 1
RUANG LINGKUP MATERI ............................................................................ 1
BAB II : PEMBAHASAN ...................................................................................... 2
4G Long Term Evolution (LTE) .......................................................................... 2
Arsitektur Teknologi 4G LTE ............................................................................. 3
Prinsip Kerja LTE ............................................................................................... 8
Spesifikasi LTE ................................................................................................... 9
BAB III ................................................................................................................. 11
PENUTUP ............................................................................................................. 11
4.1.
KESIMPULAN ................................................................................... 11
4.2.
SARAN ............................................................................................... 11
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 12
ii | A R S I T E K T U R D A N I N T E R F A C E T E K N O L O G I
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE EMPAT (4G)
DAFTAR GAMBAR/GRAFIK
Gambar 2.1 arsitektur 4G LTE dan Call Flow ........................................................ 4
Gambar 2.2 Kecepatan Transfer Teknologi Telekomunikasi ................................. 4
Gambar 2.3 Arsitektur Teknologi LTE 4G ............................................................. 5
Gambar 2.4 eNodeB ................................................................................................ 5
Gambar 2.5 MME ................................................................................................... 6
Gambar 2.6 SGW .................................................................................................... 6
Gambar 2.7 P-GW ................................................................................................... 7
Gambar 2.8 BTS, NodeB dan eNodeB ................................................................... 9
iii | A R S I T E K T U R D A N I N T E R F A C E T E K N O L O G I
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE EMPAT (4G)
BAB I
PENDAHULUAN
LATAR BELAKANG
Perkembangan teknologi telekomunikasi Dewasa ini telah menjadi ladang emas
bagi industri-industri di dunia. Pasalnya setiap negara sedang mengembangkan
teknologi telekomunikasi menuju pada pengembangan sistem telekomunikasi
berteknologi tinggi.
Perkembangan yang begitu pesat dan berbagai perusahaan yang sedang berlomba
untuk mengembangkan dan berbisnis di dunia mobile telecommunication
membuat banyak peluang di industri pertelekomunikasian. Peluang berupa
peluang kerja maupun peluang dalam proses development sistem telekomunikasi
yang sudah ada.
Perkembangan demi mencapai sebuah peluang, baik peluang kerja maupun
peluang dalam pengembangan sistem tentu membutuhkan pemahaman mengenai
konsep dasar dan pemahaman mengenai rumusan-rumsan dasar baik dari sistem,
arsitektur, infrastruktur dan interface dari sistem telekomunikasi yang sudah ada.
Makalah ini dibuat untuk merumuskan konsep dasar dari pemahaman sistem
telekomunikasi mobile Long Term Evolution yang kedepannya bisa menjadi bekal
untuk dunia industri baik dunia research.
TUJUAN
Tujuan pembuatan makalah semata hanya untuk pengembangan dan pengetahuan
dasar tentang teknologi telekomunikasi bergerak. Kedepannya keilmuan yang
didapat bisa dikembangkan agar bisa menjadi sebuah rumusan dasar konsep
teknologi telekomunikasi dan mampu dikembangkan untuk proses implementasi
di dunia kerja maupun di dunia research.
RUANG LINGKUP MATERI
Ruang lingkup materi dalam makalah ini diantarnya adalah
-
Teknologi telekomunikasi Long Term Evolution (LTE)
-
Teknologi telekomunikasi mobile 4G LTE
-
Infrastrukur, arsitektur dan interface teknologi telekomunikasi 4G LTE
1|ARSITEKTUR DAN INTERFACE TEKNOLOGI
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE EMPAT (4G)
BAB II : PEMBAHASAN
4G Long Term Evolution (LTE)
3GPP LTE merupakan standar teknologi telekomunikasi yang dikembangkan oleh
3GPP (3rd Generation Partnership Project) untuk peningkatan permintaan
kebutuhan
layanan
komunikasi
serta
peningkatan
kualitas
teknologi
telekomunikasi di masa depan (kecepatan data yang tinggi, efisiensi spectral,
latency yang lebih rendah, spektrum yang lebih luas dan teknologi paket radio
yang
lebih optimal). LTE merupakan evolusi dari sistem telekomunikasi
sebelumnya yaitu teknologi 2G dan 3G. diharapkan teknologi telekomunikasi
mobile wireless bisa diharapkan kualitas layanan setara dengan jaringan wired.
3GPP RAN working group memulai membuat standardisasi LTE/EPC pada
Desember 2004 dengan studi kelayakan terhadap evolusi UTRAN dan untuk
semua EPC IP based. Dibulan Desember 2007 semua spesifikasi fungsional LTE
teah diselesaikan. selain itu, spesifikasi fungsional EPC telah dapat menjadi
tonggak utama dalam interworking antara 3GPP dan jaringan CDMA. Di tahun
2008, 3GPP working group terus
meneliti
untuk
menyelesaikan
semua
protokol dan spesifikasi performance LTE, dan tugas tersebut dapat diselesaikan
pada bulan Desember 2008 dan diakhiri dengan adanya 3GPP release 8.
Long Term Evolution adalah sebuah nama yang diberikan pada sebuah projek
dan Third Generation Partnership Project (3GPP) untuk memperbaiki standar
mobile phone generasi ke-3 (3G) yaitu UMTS WCDMA. LTE ini merupakan
pengembangan
dan
teknologi
sebelumnya,
yaitu UMTS (3G) dan HSPA
(3.5G) yang mana LTE disebut sebagai generasi ke-4 (4G). Pada UMTS
kecepatan transfer data maksimum adalah 2 Mbps, pada HSPA kecepatan transfer
data mencapai 14 Mbps pada sisi downlink dan 5,6 Mbps pada sisi uplink, pada
LTE ini kemampuan dalam memberikan kecepatan dalam hal transfer data dapat
mencapai 100 Mbps pada sisi downlink dan 50 Mbps pada sisi uplink. Selain itu
LTE ini mampu mendukung semua aplikasi yang ada baik voice, data, video,
maupun IPTV.
2|ARSITEKTUR DAN INTERFACE TEKNOLOGI
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE EMPAT (4G)
LTE diciptakan untuk memperbaiki teknologi sebelumnya. Kemampuan dan
keunggulan dari LTE terhadap
teknologi
sebelumnya
selain
dari
kecepatannya dalam transfer data tetapi juga karena LTE dapat memberikan
coverage dan kapasitas dan layanan yang lebih besar, mengurangi biaya dalam
operasional, mendukung penggunaan multiple-antena, fleksibel dalam penggunaan
bandwidth operasinya dan juga
dapat
teknologi yang sudah ada. 3GPP
terhubung atau
(3rd
terintegrasi dengan
Generation Partnership Project)
mempunyai suatu latar belakang selama 10 tahun untuk pengembangan
WCDMA karena 3GPP berawal dan tahun 1998. 3GPP release ditunjukkan
pada gambar 6, dimulai dan WCDMA release, release 99 dan diikuti release
berikutnya [1].
Arsitektur Teknologi 4G LTE
Arsitektur teknologi generasi ke 4 atau dikenal dengan teknologi 4G merupakan
pengembangan dari teknologi sebelumnya. Sehingga teknologi sebelumnya yaitu
teknologi 3G dan 2G adalah dasar dari teknologi 4G. karena pada dasarnya adalah
pengembangan, sehingga teknologi 4G tidak membuang fitur yang ada pada
generasi sebelumnya.
Teknologi 2G yang berfokuskan pada teknologi telekomunikasi bergerak yang
terfokus pada layanan Voice dan pesan singkat bertransformasi menjadi sistem
telekomunikasi yang terfokuskan pada layanan data. Namun arsitektur dari 4G ini
tetap bisa melayani voice dan pesan singkat. Adapun arsitektur untuk 4G terdapat
pada gambar 2.1
3|ARSITEKTUR DAN INTERFACE TEKNOLOGI
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE EMPAT (4G)
Gambar 2.1 arsitektur 4G LTE dan Call Flow
Sumber http://blog.diakbar.org/jaringan-4g-lte/
Dengan adanya sistem telekomunikasi pengembangan dari teknologi 2G dan 3G
yang menghasilkan teknologi 4G membuat perbedaan yang cukup signifikan.
Perkembangan teknologi telekomunikasi dari generasi ke generasi dari sisi
kecepatan downlink dan uplink dapat dilihat pada gambar 2.2.
Gambar 2.2 Kecepatan Transfer Teknologi Telekomunikasi
Sumber http://blog.diakbar.org/jaringan-4g-lte/
Generasi 2G dengan teknologi GPRS, EDGE dan dikembangkan terus menerus
hingga tercipta teknologi LTE 4G memiliki karakteristik pengembangan yang
relatif sama. Yaitu pada pengembangan kecepatan transfer data.
Jaringan 4G merupakan successor dari jaringan telekomunikasi 3G dan 10 x lebih
cepat dari 3G yang hingga kini 4G sudah dalam tahap produksi (HSPA, HSPA+,
WiMAX dan LTE). Sehingga jaringan 4G itu sendiri adalah bagian dari salah satu
produk untuk standar 4G. [2]
4|ARSITEKTUR DAN INTERFACE TEKNOLOGI
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE EMPAT (4G)
Arsitektur dasar Teknologi LTE 4G secara umum digolongkan dalam beberapa
bagian. Bagian service, yang didalamnya ada layanan dari operator seperti IMS
dan Internet. Kemudian terdapat EPC, E-UTRAN sampai User Equipment. Untuk
lebih jelasnya bisa dilihat pada gambar 2.4
Gambar 2.3 Arsitektur Teknologi LTE 4G
a. eNodeB
eNodeB merupakan jaringan akses dari LTE. Memiliki fungsi untuk
mengawasi dan mengontrol pengiriman sinyal yang dibawa oleh sinyal
radio dan berperan dalam autethenikasi.
Gambar 2.4 eNodeB
b. Mobile Management Entity (MME)
5|ARSITEKTUR DAN INTERFACE TEKNOLOGI
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE EMPAT (4G)
Mobile Management Entity berfungsi selayaknya MSC pada teknologi
GSM. MME berfungsi sebagai inti (core) dari teknologi LTE. MME
berfungsi untuk:
1.
Mengontrol handover antar MME
2.
Memiliki info tentang profil user
3.
Mengatur handover antar eNodeb
4.
Mengatur handover dengan jaringan 2G/3G
Gambar 2.5 MME
c. Serving Gateway (SGW)
SGW terdiri dari dua bagian, yakni 3GPP Anchor dan SAE Anchor. 3GPP
Anchor berfungsi sebagai gateway paket data yang berasal dari jaringan
3GPP. Sedangkan SAE Anchor berfungsi sebagai gateway dari jaringan
non 3GPP
Gambar 2.6 SGW
d. Packet Data Network Gateway (P-GW)
6|ARSITEKTUR DAN INTERFACE TEKNOLOGI
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE EMPAT (4G)
P-GW merupakan edge router antara EPS dan external packet data
network. Ia memiliki level tertinggi dari system dan bertindak sebagai
pelengkap IP Point pada User Equipment. Secara khusus P-GW
mengalokasikan IP address ke User Equipment, dan User Equipment dapat
melakukan komunikasi dengan IP host lain pada external network, seperti
internet
Gambar 2.7 P-GW
e. Home Subscriber Server (HSS)
HSS merupakan database utama pada jaringan LTE. HSS sama halya
dengan HLR pada teknologi komunikasi GSM dimana HLR berfungsi
untuk menyimpan database pelanggan secara permanen. HSS adalah
kombinasi antara HLR dan AuC untuk autentikasi.
f. User Equipment (UE)
User Equipment merupakan perangkat di sisi pelanggan yang berfungsi
untuk melakukan komunikasi. UE terdiri atas suatu Universal Subscriber
identity Module (USIM). USIM digunakan sebagai identifikasi dan
authentikasi perangkat pelanggan dan sebagai kunci keamanan yang dapat
bergerak untuk melindungi interface transmisi radio. UE berfungsi sebagai
platform aplikasi komunikasi, dimana sinyal dan jaringan dapat disetting,
maintenanance, dan remove link komunikasi yang diperlukan oleh end
user [3]
7|ARSITEKTUR DAN INTERFACE TEKNOLOGI
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE EMPAT (4G)
Prinsip Kerja LTE
Untuk transmisi, LTE menggunakan teknologi OFDMA (Orthogonal Frequency
Division Multiple Access ) pada downlink. OFDMA adalah sebuah teknik transmisi
yang menggunakan beberapa buah frekuensi (multicarrier) yang saling tegak lurus
(orthogonal). Sedangkan untuk uplink, LTE menggunaakan SC-FDMA (Single
Carrier Frequency Division Multiple Access). SC-FDMA memiliki banyak
kesamaan dengaan OFDMA. SC-FDMA dipilih pada sisi uplink karena
mempunyai nilai PAPR (Peak Average Power Ratio) yang kecil dibandingkan
dengan OFDMA. Untuk antena, LTE menggunakan konsep MIMO (Multiple
Input Multiple Output) yang memungkinkan antena untuk melewatkan data yang
berukuran besar setelah sebelumnya dipecah dan dikirim secara terpisah. Laju
data tertinggi pada uplink adalah 75 Mbps dan 300 Mbps pada downlink.
Teknik modulasi LTE mentransmisikan data melalui banyak spektrum radio yang
besarnya masing-masing 180 kHz. Aliran data dibagi menjadi banyak aliran yang
lebih lambat dan ditransmisikan secara serentak, sehingga memperkecil
kemungkinan terjadinya efek multipath. Kanal transmisi LTE diperbesar dengan
meningkatkan jumlah operator spektrum radio tanpa mengganti parameter kanal
spektrum radio itu sendiri. LTE harus bisa beradaptasi sesuai jumlah bandwidth
yang tersedia. Hal ini dilakukan untuk meningkatkan kecepatan transmisi secara
keseluruhan.
LTE menggunakan arsitektur jaringan IP untuk menyederhanakan rancangan dan
implementasi dari antarmuka LTE, jaringan radio, dan jaringan inti sehingga
industri wireless dapat beroperasi layaknya fixed-line network.
Secara keseluruhan jaringan arsitektur LTE sama dengan teknologi GSM dan
UMTS. Secara mendasar, jaringan terbagi menjadi dua bagian yaitu jaringan radio
dan jaringan inti. Walaupun begitu, jumlah bagian jaringan logis dikurangi untuk
menyederhanakan aristektur secara keseluruhan dan mengurangi biaya serta
latensi di dalam jaringan.
Transmisi data dalam LTE baik dalam arah uplink maupun downlink dikontrol
oleh jaringan. Proses ini sama seperti teknologi GSM maupun UMTS. Di dalam
sistem LTE, pengaturan sepenuhnya dikontrol oleh eNode-B.
8|ARSITEKTUR DAN INTERFACE TEKNOLOGI
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE EMPAT (4G)
Gambar 2.8 BTS, NodeB dan eNodeB
GSM dikembangkan untuk menyediakan layanan real time dalam circuit
switched. Layanan data itu sendiri hanya mungkin didapat melalui koneksi
modem circuit switched dengan laju data yang rendah. Langkah pertama menuju
sebuah packed switched berbasis IP yaitu dengan melakukan evolusi GSM ke
GPRS menggunakan antarmuka udara yang sama dan metode akses, TDMA
(Time Division Multiple Access).
Untuk mencapai laju data yang lebih tinggi di UMTS (Universal Mobile
Terrestrial System) teknologi akses baru WCDMA (Wideband Code Division
Multiple Access) dikembangkan. Jaringan akses pada UMTS menyamai koneksi
circuit switched untuk layanan real time dan koneksi packet switched untuk
layanan komunikasi data. Dalam UMTS alamat IP dialokasikan ke UE saat
layanan komunikasi data dibentuk, dan dilepaskan ketika layanan ini diputus.
Layanan komunikasi data yang masuk masih mengandalkan circuit switched inti
untuk paging.
The Evolved Packet System (EPS) adalah murni berbasis IP. Baik layanan real
time maupun layanan komunikasi data akan dilakukan oleh protokol IP. Alamat
IP dialokasikan ketika ponsel diaktifkan, dan dilepaskan ketika dimatikan.
LTE atau E-UTRAN (Evolved Universal Terrestrial Access Network) yang
diperkenalkan dalam 3GPP R8 adalah bagian akses dari Evolved Packed System
(EPS). Hal yang paling dibutuhkan untuk jaringan akses yang baru adalah
efisiensi spectral yang tinggi, laju data yang cepat, transmisi dalam waktu singkat
yang fleksibel dalam frekuensi dan bandwidthnya.
Spesifikasi LTE
1. Mendukung bandwidth yang scalable sebesar 1,25 ; 2,5 ; 5,0 ; 10,0 dan 20,0
MHz.
2. Puncak data rate
9|ARSITEKTUR DAN INTERFACE TEKNOLOGI
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE EMPAT (4G)
Downlink (2ch MIMO) kecepatan sampai 100 Mbps pada 20Mhz channel.
Uplink (tunggal ch Tx) kecepatan sampai 50 Mbps di 20 MHz channel.
3. Didukung konfigurasi antena
Downlink: 4x2, 2x2, 1x2, 1x1
Uplink: 1x2, 1x1
4. Efisiensi Spekrum
Downlink: 3 sampai 4 xHSDPA Rel.6
Uplink: 2 sampai 3 x HSUPA Rel.6
5. Latency
Plane:
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE
EMPAT (4G)
Disusun Oleh:
Ifaz Fachrul Hindami (NIM.13101018)
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TELEMATIKA TELKOM
PURWOKERTO
2016
KATA PENGANTAR
Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha
Panyayang, Kami panjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat-Nya, yang telah
melimpahkan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya kepada kami, sehingga kami dapat
menyelesaikan makalah ARSITEKTUR DAN INTERFACE TEKNOLOGI
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE EMPAT (4G).
Makalah ini kami susun dengan maksimal, namun kami menyadari
sepenuhnya makalah ini masih jauh dari kesempurnaan. Maka dari itu dengan
tangan terbuka kami menerima segala kritik dan saran dari pembaca agar makalah
ini bisa menjadi lebih baik.
Semoga makalah ilmiah ini bisa bermanfaat baik bagi penulis sendiri
maupun bagi para pembaca.
.
Purwokerto, 15 Februari 2016
Penyusun
i|ARSITEKTUR DAN INTERFACE TEKNOLOGI
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE EMPAT (4G)
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ............................................................................................. i
DAFTAR ISI ........................................................................................................... ii
DAFTAR GAMBAR/GRAFIK ............................................................................. iii
BAB I ...................................................................................................................... 1
PENDAHULUAN .................................................................................................. 1
LATAR BELAKANG ......................................................................................... 1
TUJUAN ............................................................................................................. 1
RUANG LINGKUP MATERI ............................................................................ 1
BAB II : PEMBAHASAN ...................................................................................... 2
4G Long Term Evolution (LTE) .......................................................................... 2
Arsitektur Teknologi 4G LTE ............................................................................. 3
Prinsip Kerja LTE ............................................................................................... 8
Spesifikasi LTE ................................................................................................... 9
BAB III ................................................................................................................. 11
PENUTUP ............................................................................................................. 11
4.1.
KESIMPULAN ................................................................................... 11
4.2.
SARAN ............................................................................................... 11
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 12
ii | A R S I T E K T U R D A N I N T E R F A C E T E K N O L O G I
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE EMPAT (4G)
DAFTAR GAMBAR/GRAFIK
Gambar 2.1 arsitektur 4G LTE dan Call Flow ........................................................ 4
Gambar 2.2 Kecepatan Transfer Teknologi Telekomunikasi ................................. 4
Gambar 2.3 Arsitektur Teknologi LTE 4G ............................................................. 5
Gambar 2.4 eNodeB ................................................................................................ 5
Gambar 2.5 MME ................................................................................................... 6
Gambar 2.6 SGW .................................................................................................... 6
Gambar 2.7 P-GW ................................................................................................... 7
Gambar 2.8 BTS, NodeB dan eNodeB ................................................................... 9
iii | A R S I T E K T U R D A N I N T E R F A C E T E K N O L O G I
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE EMPAT (4G)
BAB I
PENDAHULUAN
LATAR BELAKANG
Perkembangan teknologi telekomunikasi Dewasa ini telah menjadi ladang emas
bagi industri-industri di dunia. Pasalnya setiap negara sedang mengembangkan
teknologi telekomunikasi menuju pada pengembangan sistem telekomunikasi
berteknologi tinggi.
Perkembangan yang begitu pesat dan berbagai perusahaan yang sedang berlomba
untuk mengembangkan dan berbisnis di dunia mobile telecommunication
membuat banyak peluang di industri pertelekomunikasian. Peluang berupa
peluang kerja maupun peluang dalam proses development sistem telekomunikasi
yang sudah ada.
Perkembangan demi mencapai sebuah peluang, baik peluang kerja maupun
peluang dalam pengembangan sistem tentu membutuhkan pemahaman mengenai
konsep dasar dan pemahaman mengenai rumusan-rumsan dasar baik dari sistem,
arsitektur, infrastruktur dan interface dari sistem telekomunikasi yang sudah ada.
Makalah ini dibuat untuk merumuskan konsep dasar dari pemahaman sistem
telekomunikasi mobile Long Term Evolution yang kedepannya bisa menjadi bekal
untuk dunia industri baik dunia research.
TUJUAN
Tujuan pembuatan makalah semata hanya untuk pengembangan dan pengetahuan
dasar tentang teknologi telekomunikasi bergerak. Kedepannya keilmuan yang
didapat bisa dikembangkan agar bisa menjadi sebuah rumusan dasar konsep
teknologi telekomunikasi dan mampu dikembangkan untuk proses implementasi
di dunia kerja maupun di dunia research.
RUANG LINGKUP MATERI
Ruang lingkup materi dalam makalah ini diantarnya adalah
-
Teknologi telekomunikasi Long Term Evolution (LTE)
-
Teknologi telekomunikasi mobile 4G LTE
-
Infrastrukur, arsitektur dan interface teknologi telekomunikasi 4G LTE
1|ARSITEKTUR DAN INTERFACE TEKNOLOGI
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE EMPAT (4G)
BAB II : PEMBAHASAN
4G Long Term Evolution (LTE)
3GPP LTE merupakan standar teknologi telekomunikasi yang dikembangkan oleh
3GPP (3rd Generation Partnership Project) untuk peningkatan permintaan
kebutuhan
layanan
komunikasi
serta
peningkatan
kualitas
teknologi
telekomunikasi di masa depan (kecepatan data yang tinggi, efisiensi spectral,
latency yang lebih rendah, spektrum yang lebih luas dan teknologi paket radio
yang
lebih optimal). LTE merupakan evolusi dari sistem telekomunikasi
sebelumnya yaitu teknologi 2G dan 3G. diharapkan teknologi telekomunikasi
mobile wireless bisa diharapkan kualitas layanan setara dengan jaringan wired.
3GPP RAN working group memulai membuat standardisasi LTE/EPC pada
Desember 2004 dengan studi kelayakan terhadap evolusi UTRAN dan untuk
semua EPC IP based. Dibulan Desember 2007 semua spesifikasi fungsional LTE
teah diselesaikan. selain itu, spesifikasi fungsional EPC telah dapat menjadi
tonggak utama dalam interworking antara 3GPP dan jaringan CDMA. Di tahun
2008, 3GPP working group terus
meneliti
untuk
menyelesaikan
semua
protokol dan spesifikasi performance LTE, dan tugas tersebut dapat diselesaikan
pada bulan Desember 2008 dan diakhiri dengan adanya 3GPP release 8.
Long Term Evolution adalah sebuah nama yang diberikan pada sebuah projek
dan Third Generation Partnership Project (3GPP) untuk memperbaiki standar
mobile phone generasi ke-3 (3G) yaitu UMTS WCDMA. LTE ini merupakan
pengembangan
dan
teknologi
sebelumnya,
yaitu UMTS (3G) dan HSPA
(3.5G) yang mana LTE disebut sebagai generasi ke-4 (4G). Pada UMTS
kecepatan transfer data maksimum adalah 2 Mbps, pada HSPA kecepatan transfer
data mencapai 14 Mbps pada sisi downlink dan 5,6 Mbps pada sisi uplink, pada
LTE ini kemampuan dalam memberikan kecepatan dalam hal transfer data dapat
mencapai 100 Mbps pada sisi downlink dan 50 Mbps pada sisi uplink. Selain itu
LTE ini mampu mendukung semua aplikasi yang ada baik voice, data, video,
maupun IPTV.
2|ARSITEKTUR DAN INTERFACE TEKNOLOGI
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE EMPAT (4G)
LTE diciptakan untuk memperbaiki teknologi sebelumnya. Kemampuan dan
keunggulan dari LTE terhadap
teknologi
sebelumnya
selain
dari
kecepatannya dalam transfer data tetapi juga karena LTE dapat memberikan
coverage dan kapasitas dan layanan yang lebih besar, mengurangi biaya dalam
operasional, mendukung penggunaan multiple-antena, fleksibel dalam penggunaan
bandwidth operasinya dan juga
dapat
teknologi yang sudah ada. 3GPP
terhubung atau
(3rd
terintegrasi dengan
Generation Partnership Project)
mempunyai suatu latar belakang selama 10 tahun untuk pengembangan
WCDMA karena 3GPP berawal dan tahun 1998. 3GPP release ditunjukkan
pada gambar 6, dimulai dan WCDMA release, release 99 dan diikuti release
berikutnya [1].
Arsitektur Teknologi 4G LTE
Arsitektur teknologi generasi ke 4 atau dikenal dengan teknologi 4G merupakan
pengembangan dari teknologi sebelumnya. Sehingga teknologi sebelumnya yaitu
teknologi 3G dan 2G adalah dasar dari teknologi 4G. karena pada dasarnya adalah
pengembangan, sehingga teknologi 4G tidak membuang fitur yang ada pada
generasi sebelumnya.
Teknologi 2G yang berfokuskan pada teknologi telekomunikasi bergerak yang
terfokus pada layanan Voice dan pesan singkat bertransformasi menjadi sistem
telekomunikasi yang terfokuskan pada layanan data. Namun arsitektur dari 4G ini
tetap bisa melayani voice dan pesan singkat. Adapun arsitektur untuk 4G terdapat
pada gambar 2.1
3|ARSITEKTUR DAN INTERFACE TEKNOLOGI
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE EMPAT (4G)
Gambar 2.1 arsitektur 4G LTE dan Call Flow
Sumber http://blog.diakbar.org/jaringan-4g-lte/
Dengan adanya sistem telekomunikasi pengembangan dari teknologi 2G dan 3G
yang menghasilkan teknologi 4G membuat perbedaan yang cukup signifikan.
Perkembangan teknologi telekomunikasi dari generasi ke generasi dari sisi
kecepatan downlink dan uplink dapat dilihat pada gambar 2.2.
Gambar 2.2 Kecepatan Transfer Teknologi Telekomunikasi
Sumber http://blog.diakbar.org/jaringan-4g-lte/
Generasi 2G dengan teknologi GPRS, EDGE dan dikembangkan terus menerus
hingga tercipta teknologi LTE 4G memiliki karakteristik pengembangan yang
relatif sama. Yaitu pada pengembangan kecepatan transfer data.
Jaringan 4G merupakan successor dari jaringan telekomunikasi 3G dan 10 x lebih
cepat dari 3G yang hingga kini 4G sudah dalam tahap produksi (HSPA, HSPA+,
WiMAX dan LTE). Sehingga jaringan 4G itu sendiri adalah bagian dari salah satu
produk untuk standar 4G. [2]
4|ARSITEKTUR DAN INTERFACE TEKNOLOGI
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE EMPAT (4G)
Arsitektur dasar Teknologi LTE 4G secara umum digolongkan dalam beberapa
bagian. Bagian service, yang didalamnya ada layanan dari operator seperti IMS
dan Internet. Kemudian terdapat EPC, E-UTRAN sampai User Equipment. Untuk
lebih jelasnya bisa dilihat pada gambar 2.4
Gambar 2.3 Arsitektur Teknologi LTE 4G
a. eNodeB
eNodeB merupakan jaringan akses dari LTE. Memiliki fungsi untuk
mengawasi dan mengontrol pengiriman sinyal yang dibawa oleh sinyal
radio dan berperan dalam autethenikasi.
Gambar 2.4 eNodeB
b. Mobile Management Entity (MME)
5|ARSITEKTUR DAN INTERFACE TEKNOLOGI
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE EMPAT (4G)
Mobile Management Entity berfungsi selayaknya MSC pada teknologi
GSM. MME berfungsi sebagai inti (core) dari teknologi LTE. MME
berfungsi untuk:
1.
Mengontrol handover antar MME
2.
Memiliki info tentang profil user
3.
Mengatur handover antar eNodeb
4.
Mengatur handover dengan jaringan 2G/3G
Gambar 2.5 MME
c. Serving Gateway (SGW)
SGW terdiri dari dua bagian, yakni 3GPP Anchor dan SAE Anchor. 3GPP
Anchor berfungsi sebagai gateway paket data yang berasal dari jaringan
3GPP. Sedangkan SAE Anchor berfungsi sebagai gateway dari jaringan
non 3GPP
Gambar 2.6 SGW
d. Packet Data Network Gateway (P-GW)
6|ARSITEKTUR DAN INTERFACE TEKNOLOGI
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE EMPAT (4G)
P-GW merupakan edge router antara EPS dan external packet data
network. Ia memiliki level tertinggi dari system dan bertindak sebagai
pelengkap IP Point pada User Equipment. Secara khusus P-GW
mengalokasikan IP address ke User Equipment, dan User Equipment dapat
melakukan komunikasi dengan IP host lain pada external network, seperti
internet
Gambar 2.7 P-GW
e. Home Subscriber Server (HSS)
HSS merupakan database utama pada jaringan LTE. HSS sama halya
dengan HLR pada teknologi komunikasi GSM dimana HLR berfungsi
untuk menyimpan database pelanggan secara permanen. HSS adalah
kombinasi antara HLR dan AuC untuk autentikasi.
f. User Equipment (UE)
User Equipment merupakan perangkat di sisi pelanggan yang berfungsi
untuk melakukan komunikasi. UE terdiri atas suatu Universal Subscriber
identity Module (USIM). USIM digunakan sebagai identifikasi dan
authentikasi perangkat pelanggan dan sebagai kunci keamanan yang dapat
bergerak untuk melindungi interface transmisi radio. UE berfungsi sebagai
platform aplikasi komunikasi, dimana sinyal dan jaringan dapat disetting,
maintenanance, dan remove link komunikasi yang diperlukan oleh end
user [3]
7|ARSITEKTUR DAN INTERFACE TEKNOLOGI
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE EMPAT (4G)
Prinsip Kerja LTE
Untuk transmisi, LTE menggunakan teknologi OFDMA (Orthogonal Frequency
Division Multiple Access ) pada downlink. OFDMA adalah sebuah teknik transmisi
yang menggunakan beberapa buah frekuensi (multicarrier) yang saling tegak lurus
(orthogonal). Sedangkan untuk uplink, LTE menggunaakan SC-FDMA (Single
Carrier Frequency Division Multiple Access). SC-FDMA memiliki banyak
kesamaan dengaan OFDMA. SC-FDMA dipilih pada sisi uplink karena
mempunyai nilai PAPR (Peak Average Power Ratio) yang kecil dibandingkan
dengan OFDMA. Untuk antena, LTE menggunakan konsep MIMO (Multiple
Input Multiple Output) yang memungkinkan antena untuk melewatkan data yang
berukuran besar setelah sebelumnya dipecah dan dikirim secara terpisah. Laju
data tertinggi pada uplink adalah 75 Mbps dan 300 Mbps pada downlink.
Teknik modulasi LTE mentransmisikan data melalui banyak spektrum radio yang
besarnya masing-masing 180 kHz. Aliran data dibagi menjadi banyak aliran yang
lebih lambat dan ditransmisikan secara serentak, sehingga memperkecil
kemungkinan terjadinya efek multipath. Kanal transmisi LTE diperbesar dengan
meningkatkan jumlah operator spektrum radio tanpa mengganti parameter kanal
spektrum radio itu sendiri. LTE harus bisa beradaptasi sesuai jumlah bandwidth
yang tersedia. Hal ini dilakukan untuk meningkatkan kecepatan transmisi secara
keseluruhan.
LTE menggunakan arsitektur jaringan IP untuk menyederhanakan rancangan dan
implementasi dari antarmuka LTE, jaringan radio, dan jaringan inti sehingga
industri wireless dapat beroperasi layaknya fixed-line network.
Secara keseluruhan jaringan arsitektur LTE sama dengan teknologi GSM dan
UMTS. Secara mendasar, jaringan terbagi menjadi dua bagian yaitu jaringan radio
dan jaringan inti. Walaupun begitu, jumlah bagian jaringan logis dikurangi untuk
menyederhanakan aristektur secara keseluruhan dan mengurangi biaya serta
latensi di dalam jaringan.
Transmisi data dalam LTE baik dalam arah uplink maupun downlink dikontrol
oleh jaringan. Proses ini sama seperti teknologi GSM maupun UMTS. Di dalam
sistem LTE, pengaturan sepenuhnya dikontrol oleh eNode-B.
8|ARSITEKTUR DAN INTERFACE TEKNOLOGI
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE EMPAT (4G)
Gambar 2.8 BTS, NodeB dan eNodeB
GSM dikembangkan untuk menyediakan layanan real time dalam circuit
switched. Layanan data itu sendiri hanya mungkin didapat melalui koneksi
modem circuit switched dengan laju data yang rendah. Langkah pertama menuju
sebuah packed switched berbasis IP yaitu dengan melakukan evolusi GSM ke
GPRS menggunakan antarmuka udara yang sama dan metode akses, TDMA
(Time Division Multiple Access).
Untuk mencapai laju data yang lebih tinggi di UMTS (Universal Mobile
Terrestrial System) teknologi akses baru WCDMA (Wideband Code Division
Multiple Access) dikembangkan. Jaringan akses pada UMTS menyamai koneksi
circuit switched untuk layanan real time dan koneksi packet switched untuk
layanan komunikasi data. Dalam UMTS alamat IP dialokasikan ke UE saat
layanan komunikasi data dibentuk, dan dilepaskan ketika layanan ini diputus.
Layanan komunikasi data yang masuk masih mengandalkan circuit switched inti
untuk paging.
The Evolved Packet System (EPS) adalah murni berbasis IP. Baik layanan real
time maupun layanan komunikasi data akan dilakukan oleh protokol IP. Alamat
IP dialokasikan ketika ponsel diaktifkan, dan dilepaskan ketika dimatikan.
LTE atau E-UTRAN (Evolved Universal Terrestrial Access Network) yang
diperkenalkan dalam 3GPP R8 adalah bagian akses dari Evolved Packed System
(EPS). Hal yang paling dibutuhkan untuk jaringan akses yang baru adalah
efisiensi spectral yang tinggi, laju data yang cepat, transmisi dalam waktu singkat
yang fleksibel dalam frekuensi dan bandwidthnya.
Spesifikasi LTE
1. Mendukung bandwidth yang scalable sebesar 1,25 ; 2,5 ; 5,0 ; 10,0 dan 20,0
MHz.
2. Puncak data rate
9|ARSITEKTUR DAN INTERFACE TEKNOLOGI
TELEKOMUNIKASI BERGERAK GENERASI KE EMPAT (4G)
Downlink (2ch MIMO) kecepatan sampai 100 Mbps pada 20Mhz channel.
Uplink (tunggal ch Tx) kecepatan sampai 50 Mbps di 20 MHz channel.
3. Didukung konfigurasi antena
Downlink: 4x2, 2x2, 1x2, 1x1
Uplink: 1x2, 1x1
4. Efisiensi Spekrum
Downlink: 3 sampai 4 xHSDPA Rel.6
Uplink: 2 sampai 3 x HSUPA Rel.6
5. Latency
Plane: