Staff Site Universitas Negeri Yogyakarta
Konsep Dasar Sistem
Cellular
Sigit Yatmono
LOGO
DEFINISI.
Sistem komunikasi yang memberikan layanan jasa
telekomunikasi bagi pelanggan bergerak dimana
daerah layanannya dibagi-bagi menjadi daerah
yang kecil-kecil yang disebut CELL / sel..
.
SIFAT : Pelanggan mampu bergerak secara bebas
di dalam area layanan sambil berkomunikasi
tanpa terjadi pemutusan hubungan.
CELL.
DEFINISI :
Area Cakupan (coverage area) dari Radio Base Station
Ukuran :
Makrocell (>5km), Microcell (3- 12 dB
CDMA parameter kualitas yang ditinjau
adalah Eb/Io, karena C/I kecil sekali
Ukuran Kluster ( K )
Kluster adalah kumpulan sel yang memiliki kelompok
frekuensi operasi yang berbeda
Kelompok frekuensi itu, nantinya diulang lagi pada
kluster yang lain
Ukuran kluster tergantung dari (C/I) syarat sistem
Kluster.
K=7
1 kluster
Rumus-Rumus.
C 1 D
I N R
D
3K
R
4
C 9K
I
N
2
AMPS, C/I = 18 dB
63N
63.6
K
6,487
9
9
GSM, C/I = 12 dB
16N
16.6
K
3,26 4
9
9
R
D
N = Jumlah sel
penginterferensi
KAIDAH PENENTUAN NOMOR SEL.
i,j = 0,1,2,3, ...
sel referensi
j=2
z
0
60
120
i=1
i
0
j
Frequnecy Reuse.
freq. reuse pattern / cluster
freq. reuse pattern
K=3
K=4
2
1
2
2
1
1
3
reuse
4
3
2
3
1
2
1
2
reuse
1
3
3
3
4
4
reuse
reuse
Cell Splitting.
• To increase the capacity, the operator performs cell splittings
2
P
C1 R0
0
C0 R1
P1
before cell splitting
after cell splitting
Latar Belakang Frequency Re-Use.
1. Keterbatasan alokasi frekuensi
2. Keterbatasan area cakupan cell (coverage
area).
3. Menaikkan jumlah kanal.
4. Membentuk cluster yang berisi beberapa cell.
5. Co-channel interference.
Definisi HandOver.
HandOver adalah proses perpindahan kanal trafik user pada saat user
aktif tanpa terjadi pemutusan hubungan dan campur tangan pengguna.
Penyebab HandOver sel :
- RF kriteria (RF Level dan Kualitas Hubungan).
- Network kriteria (masalah trafik load,O&M).
Jenis HandOver :
I. Internal HandOver (Dikendalikan oleh BSC)
1. Intra-cell HandOver: pemindahan hubungan ke kanal yang berbeda pada
satu BTS yang sama.
2. Inter-cell HandOver: pemindahan hubungan antar BTS yang berbeda dalam
satu BSC.
II. External HandOver (Dikendalikan oleh MSC)
3. MSC intra HandOver: pemindahan hubungan yang terjadi antar BSC dalam
satu MSC.
4. MSC inter HandOver : perpindahan hubungan yang terjadi pada 2 MSC yg
berbeda.
Sel #1
Sel #2
Sel #3
F1
F2
F3
pergerakan MS
HO
F1 ke F2
HO
F2 ke F3
HandOver.
base A
base B
from base C
-60
-70
received power
from base A
received power
from base B
Received Power dBm
• Handoff or Handover is
a process of transferring a
mobile station from one
channel or base station to
another one.
• Margin: = Pr,HO - Pr,min
- Too big Margin --> HO traffic
burden
- Too small Margin -->higher
Drop Call
• MAHO (Mobile Assisted
Hand Over) in GSM
• Soft HO in IS-95
-80
-90
-100
-110
received power
from base C
-120
-130
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
Normalized Distance from Base A
1.6
1.8
2.0
HandOver Pada FDMA/TDMA.
Level at B
RSL
Level dimana terjadi HO
time
BS1
BS2
A
B
CDMA : Soft HandOver.
BS 1
RNC
BS 2
• The same signal is sent from BS1 and BS2 within one RNC,
Except Power Control Command
Perkembangan
Sistem Komunikasi Seluler
FDMA
20
Jalur evolusi ke 3G
21
Struktur Jaringan GSM
SIM : subscriber identity module
22
GSM Enhanced Data Services
Pada awalnya GSM hanya menawarkan transmisi data berkecepatan
rendah (9,6 Kbps)
Circuit-switching based
Untuk memenuhi naiknya permintaan transmisi data dilahirkanlah:
Teknologi pengkodean kanal baru sehingga throughput user bisa sampai 14,4
Kbps
• User-user yang berdekatan dengan BS menggunakan pengkodean ini sehingga bisa
mencapai throughput 14,4 Kbps
• User-user yang jauh dengan BS menggunakan teknologi pengkodean yang semula
sehingga throughputnya maksimum 9,6 Kbps (agar tidak terganggu interferensi)
Teknologi High-speed Circuit-switched Data (HSCSD)
• Throughput ditingkatkan dengan menggabungkan satu sampai empat timeslot di dalam
satu frekuensi carrier
– Maximum user data rate = 4 × 14.4 Kbps = 57.6 Kbps.
• Circuit-switching based
GPRS (General Packet Radio Service)
• Packet-switching based
• Implement new coding schemes
• Data rate: 56 up to 114 Kbps
Enhanced Data rate in GSM Evolution (EDGE)
• Data rate: up to 384 Kbps
• 2,5 G Technology
23
HSDPA
High Speed Downlink Packet Access
Merupakan layanan packet-based data service
dalam jaringan W-CDMA downlink
Kecepatan transmisi data sampai 8-10 Mbps
Ada yang menyebut-nyebut bahwa HSDPA
merupakan teknologi 3,5G
HSDPA merupakan bagian dari teknologi pada
UMTS yang disebut HSPA (High Speed Packet
Access)
Pada sisi uplink, digunakan teknologi HSUPA (High
Speed Uplink Packet Access)
HSUPA speed: up to 5,5 Mbps
24
Prinsip kerja CDMA
25
CDMA2000
CDMA2000 merupakan keluarga standard yang
meliputi:
CDMA2000 1X
CDMA2000 1xEV-DO Technologies
• CDMA2000 1xEV-DO Rel 0
• CDMA2000 1xEV-DO Rev A
• CDMA2000 1xEV-DO Rev B
CDMA2000 EV-DV
Ultra Mobile Broadband - UMB
26
CDMA2000 1X
Key features:
Voice Capacity
Bisa mendukung 33-35 sampai 40 panggilan voice per satu
kanal FDD 1.25 MHz
Teknologi codec baru, 4GV, untuk CDMA2000 1X akan
meningkatkan kapasitas voice sampai 40%
High-Speed Data
Release 0 : up to 153 kbps
Release 1 : up to 307 kbps
Aplikasi:
circuit-switched voice, short messaging service (SMS),
multimedia messaging service (MMS), games, GPS-based
location services, music and video downloads
Handset CDMA2000 1X backwards compatible dengan
cdmaOne
27
CDMA2000 Network Diagram
Source: CDMA Development Group
28
CDMA2000 1x Network
HLR
STM over T1/T3 or
IS-2000
AAL1 over SONET
A Ref (A1, A2, A5) STM over
T1/T3
PST N
MSC
BTS
MS
BSC
Proprietary Interface
AQuarter Ref (A10, A11)
SMSSC
IP over Ethernet/AAL5
Internet
BTS
IP
Router
BTS - Base Transceiver Station
RADIUS over UDP/IP
BSC - Base Station Controller
MS - Mobile Station
MSC - Mobile Switching Center
HLR - Home Location Registry
SMS-SC - Short Message
Service - Serving Center
AAA
STM – Synchronous Transfer Mode
PDSN – Packet Data Serving Node
AAA – Authentication, Authorization, and Accounting
PDSN
Home Agent – Mobile IP Home Agent
IP
Firewall
Home
Agent
IP
Router
Privata
Data
Network
A10 – Bearer interface between BSC (PCF) and PDSN for packet data
A11 – Signaling interface between BSC (PCF) and PDSN for packet data
Uke Kurniawan Usman - 2005
29
CDMA2000 1xEV-DO
Technologies
CDMA2000 1xEV-DO (Evolution-Data Optimized) menawarkan
peak data rates lebih dari 2 Mbps
CDMA200 1xEV-DO Release 0 (Rel 0) menawarkan high-speed data
access sampai 2.4 Mbps
• Pada jaringan komersial, menawarkan throughput 300-700 pada forward link
dan 70-90 kbps pada reverse link
CDMA2000 1xEV-DO Revision A (Rev A)
• Evolusi dari CDMA2000 1xEV-DO Rel 0 yang menawarkan peak data rate
sampai 3,1 Mbps pada forward link dan 1,8 Mbps pada reverse link
– Pada jaringan komersial menawarkan throughput 450-800 kbps pada forward link
dan 300-400 kbps pada reverse link
CDMA2000 1xEV-DO Revision B
• Evolusi dari Rev A
• Dapat memberikan peak rates 46.5 Mbps pada forward link dan 27 Mbps
pada reverse link
• Baru akan ada tahun 2008
CDMA2000 EV-DV (Evolution-Data/Voice)
Supports downlink (forward link) data rates up to 3.1 Mbit/s and uplink
(reverse link) data rates of up to 1.8 Mbit
30
Cellular
Sigit Yatmono
LOGO
DEFINISI.
Sistem komunikasi yang memberikan layanan jasa
telekomunikasi bagi pelanggan bergerak dimana
daerah layanannya dibagi-bagi menjadi daerah
yang kecil-kecil yang disebut CELL / sel..
.
SIFAT : Pelanggan mampu bergerak secara bebas
di dalam area layanan sambil berkomunikasi
tanpa terjadi pemutusan hubungan.
CELL.
DEFINISI :
Area Cakupan (coverage area) dari Radio Base Station
Ukuran :
Makrocell (>5km), Microcell (3- 12 dB
CDMA parameter kualitas yang ditinjau
adalah Eb/Io, karena C/I kecil sekali
Ukuran Kluster ( K )
Kluster adalah kumpulan sel yang memiliki kelompok
frekuensi operasi yang berbeda
Kelompok frekuensi itu, nantinya diulang lagi pada
kluster yang lain
Ukuran kluster tergantung dari (C/I) syarat sistem
Kluster.
K=7
1 kluster
Rumus-Rumus.
C 1 D
I N R
D
3K
R
4
C 9K
I
N
2
AMPS, C/I = 18 dB
63N
63.6
K
6,487
9
9
GSM, C/I = 12 dB
16N
16.6
K
3,26 4
9
9
R
D
N = Jumlah sel
penginterferensi
KAIDAH PENENTUAN NOMOR SEL.
i,j = 0,1,2,3, ...
sel referensi
j=2
z
0
60
120
i=1
i
0
j
Frequnecy Reuse.
freq. reuse pattern / cluster
freq. reuse pattern
K=3
K=4
2
1
2
2
1
1
3
reuse
4
3
2
3
1
2
1
2
reuse
1
3
3
3
4
4
reuse
reuse
Cell Splitting.
• To increase the capacity, the operator performs cell splittings
2
P
C1 R0
0
C0 R1
P1
before cell splitting
after cell splitting
Latar Belakang Frequency Re-Use.
1. Keterbatasan alokasi frekuensi
2. Keterbatasan area cakupan cell (coverage
area).
3. Menaikkan jumlah kanal.
4. Membentuk cluster yang berisi beberapa cell.
5. Co-channel interference.
Definisi HandOver.
HandOver adalah proses perpindahan kanal trafik user pada saat user
aktif tanpa terjadi pemutusan hubungan dan campur tangan pengguna.
Penyebab HandOver sel :
- RF kriteria (RF Level dan Kualitas Hubungan).
- Network kriteria (masalah trafik load,O&M).
Jenis HandOver :
I. Internal HandOver (Dikendalikan oleh BSC)
1. Intra-cell HandOver: pemindahan hubungan ke kanal yang berbeda pada
satu BTS yang sama.
2. Inter-cell HandOver: pemindahan hubungan antar BTS yang berbeda dalam
satu BSC.
II. External HandOver (Dikendalikan oleh MSC)
3. MSC intra HandOver: pemindahan hubungan yang terjadi antar BSC dalam
satu MSC.
4. MSC inter HandOver : perpindahan hubungan yang terjadi pada 2 MSC yg
berbeda.
Sel #1
Sel #2
Sel #3
F1
F2
F3
pergerakan MS
HO
F1 ke F2
HO
F2 ke F3
HandOver.
base A
base B
from base C
-60
-70
received power
from base A
received power
from base B
Received Power dBm
• Handoff or Handover is
a process of transferring a
mobile station from one
channel or base station to
another one.
• Margin: = Pr,HO - Pr,min
- Too big Margin --> HO traffic
burden
- Too small Margin -->higher
Drop Call
• MAHO (Mobile Assisted
Hand Over) in GSM
• Soft HO in IS-95
-80
-90
-100
-110
received power
from base C
-120
-130
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
Normalized Distance from Base A
1.6
1.8
2.0
HandOver Pada FDMA/TDMA.
Level at B
RSL
Level dimana terjadi HO
time
BS1
BS2
A
B
CDMA : Soft HandOver.
BS 1
RNC
BS 2
• The same signal is sent from BS1 and BS2 within one RNC,
Except Power Control Command
Perkembangan
Sistem Komunikasi Seluler
FDMA
20
Jalur evolusi ke 3G
21
Struktur Jaringan GSM
SIM : subscriber identity module
22
GSM Enhanced Data Services
Pada awalnya GSM hanya menawarkan transmisi data berkecepatan
rendah (9,6 Kbps)
Circuit-switching based
Untuk memenuhi naiknya permintaan transmisi data dilahirkanlah:
Teknologi pengkodean kanal baru sehingga throughput user bisa sampai 14,4
Kbps
• User-user yang berdekatan dengan BS menggunakan pengkodean ini sehingga bisa
mencapai throughput 14,4 Kbps
• User-user yang jauh dengan BS menggunakan teknologi pengkodean yang semula
sehingga throughputnya maksimum 9,6 Kbps (agar tidak terganggu interferensi)
Teknologi High-speed Circuit-switched Data (HSCSD)
• Throughput ditingkatkan dengan menggabungkan satu sampai empat timeslot di dalam
satu frekuensi carrier
– Maximum user data rate = 4 × 14.4 Kbps = 57.6 Kbps.
• Circuit-switching based
GPRS (General Packet Radio Service)
• Packet-switching based
• Implement new coding schemes
• Data rate: 56 up to 114 Kbps
Enhanced Data rate in GSM Evolution (EDGE)
• Data rate: up to 384 Kbps
• 2,5 G Technology
23
HSDPA
High Speed Downlink Packet Access
Merupakan layanan packet-based data service
dalam jaringan W-CDMA downlink
Kecepatan transmisi data sampai 8-10 Mbps
Ada yang menyebut-nyebut bahwa HSDPA
merupakan teknologi 3,5G
HSDPA merupakan bagian dari teknologi pada
UMTS yang disebut HSPA (High Speed Packet
Access)
Pada sisi uplink, digunakan teknologi HSUPA (High
Speed Uplink Packet Access)
HSUPA speed: up to 5,5 Mbps
24
Prinsip kerja CDMA
25
CDMA2000
CDMA2000 merupakan keluarga standard yang
meliputi:
CDMA2000 1X
CDMA2000 1xEV-DO Technologies
• CDMA2000 1xEV-DO Rel 0
• CDMA2000 1xEV-DO Rev A
• CDMA2000 1xEV-DO Rev B
CDMA2000 EV-DV
Ultra Mobile Broadband - UMB
26
CDMA2000 1X
Key features:
Voice Capacity
Bisa mendukung 33-35 sampai 40 panggilan voice per satu
kanal FDD 1.25 MHz
Teknologi codec baru, 4GV, untuk CDMA2000 1X akan
meningkatkan kapasitas voice sampai 40%
High-Speed Data
Release 0 : up to 153 kbps
Release 1 : up to 307 kbps
Aplikasi:
circuit-switched voice, short messaging service (SMS),
multimedia messaging service (MMS), games, GPS-based
location services, music and video downloads
Handset CDMA2000 1X backwards compatible dengan
cdmaOne
27
CDMA2000 Network Diagram
Source: CDMA Development Group
28
CDMA2000 1x Network
HLR
STM over T1/T3 or
IS-2000
AAL1 over SONET
A Ref (A1, A2, A5) STM over
T1/T3
PST N
MSC
BTS
MS
BSC
Proprietary Interface
AQuarter Ref (A10, A11)
SMSSC
IP over Ethernet/AAL5
Internet
BTS
IP
Router
BTS - Base Transceiver Station
RADIUS over UDP/IP
BSC - Base Station Controller
MS - Mobile Station
MSC - Mobile Switching Center
HLR - Home Location Registry
SMS-SC - Short Message
Service - Serving Center
AAA
STM – Synchronous Transfer Mode
PDSN – Packet Data Serving Node
AAA – Authentication, Authorization, and Accounting
PDSN
Home Agent – Mobile IP Home Agent
IP
Firewall
Home
Agent
IP
Router
Privata
Data
Network
A10 – Bearer interface between BSC (PCF) and PDSN for packet data
A11 – Signaling interface between BSC (PCF) and PDSN for packet data
Uke Kurniawan Usman - 2005
29
CDMA2000 1xEV-DO
Technologies
CDMA2000 1xEV-DO (Evolution-Data Optimized) menawarkan
peak data rates lebih dari 2 Mbps
CDMA200 1xEV-DO Release 0 (Rel 0) menawarkan high-speed data
access sampai 2.4 Mbps
• Pada jaringan komersial, menawarkan throughput 300-700 pada forward link
dan 70-90 kbps pada reverse link
CDMA2000 1xEV-DO Revision A (Rev A)
• Evolusi dari CDMA2000 1xEV-DO Rel 0 yang menawarkan peak data rate
sampai 3,1 Mbps pada forward link dan 1,8 Mbps pada reverse link
– Pada jaringan komersial menawarkan throughput 450-800 kbps pada forward link
dan 300-400 kbps pada reverse link
CDMA2000 1xEV-DO Revision B
• Evolusi dari Rev A
• Dapat memberikan peak rates 46.5 Mbps pada forward link dan 27 Mbps
pada reverse link
• Baru akan ada tahun 2008
CDMA2000 EV-DV (Evolution-Data/Voice)
Supports downlink (forward link) data rates up to 3.1 Mbit/s and uplink
(reverse link) data rates of up to 1.8 Mbit
30