Analisis Perbandingan Metode Handover dari Jaringan Umts ke Jaringan LTE Untuk Optimalisasi Parameter Tradeoff Handover

BAB II
DASAR TEORI

2.1 Konsep Sel
Dalam sistem komunikasi seluler , informasi dipertukarkan di antara mobile
station (MS) dan base transceiver station (BTS) melalui sinyal radio. Setiap BTS

hanya dapat berkomunikasi dengan MS pada area terbatas berdasarkan daerah
cakupan BTS. Dengan sebutan lain, bahwa pengiriman sinyal radio dibatasi pada
rentang frekuensi tertentu, sehingga membutuhkan beberapa BTS supaya dapat
melayani area luas.
Sebuah BTS yang mencakup area tertentu disebut sel. Umumnya pemodelan
sel yang digunakan berbentuk heksagonal berulang dengan bentuk yang sama
dalam seluruh area yang dilayani BTS. Setiap cakupan sel menyediakan sejumlah
kanal tertentu, sehingga sebuah MS atau lebih, dapat berkomunikasi dengan BTS
secara bersamaan. Biasanya kanal didefenisikan berdasarkan slot waktu, rentang
frekuensi, kode sandi atau kombinasi dari TDMA, FDMA atau CDMA [5].
Dengan meningkatnya trafik user atau laju pertambahan MS, maka dibutuhkan
penambahan kapasitas kanal. Dalam penambahan kapasitas kanal, tidak efektif jika
hanya dengan mempertimbangkan teknik modulasi saja. Solusi untuk penambahan
kapasitas kanal dapat juga dilakukan dengan mengecilkan area sel (mikro sel) dan

penggunaan alokasi kanal secara dinamik dan frekuensi reuse. Dalam
merencanakan penambahan kapasitas

kanal

pada sistem seluler, perlu

dipertimbangkan interferensi yang terjadi, yaitu; interferensi co-channel dan
adjacent channel [6].

5

Universitas Sumatera Utara

Bentuk jaringan sistem selular berkaitan dengan luas cakupan daerah
pelayanan. Bentuk sel yang terdapat pada sistem komunikasi bergerak selular
digambarkan dengan bentuk hexagonal dan lingkaran seperti yang ditunjukkan
pada Gambar 2.1. Tetapi, bentuk hexagonal dipilih sebagai bentuk pendekatan
jaringan selular, karena dari sel yang lebih sedikit dengan bentuk hexagonal
diharapkan dapat mencakup seluruh wilayah pelayanan. Sel berbentuk hexagonal

atau bentuk yang lain hanya digunakan untuk mempermudah penggambaran pada
layout perencanaan.

Gambar 2.1 Struktur sel [7]

Setiap sel memiliki alokasi sejumlah channel frekuensi tertentu yang berlainan
dengan sebelahnya. Karena channel frequency merupakan sumber terbatas, maka
untuk meningkatkan kemampuan pelayanan frekuensi yang terbatas tersebut
dipakai secara berulang-ulang, yang dikenal dengan istilah pengulangan frekuensi
(frequency reuse). Oleh karena itu, pengulangan frekuensi merupakan hal yang
penting dalam komunikasi selular [7].

2.2 Propagasi Gelombang Radio
Pengetahuan tentang karakteristik propagasi radio merupakan prasyarat dalam
perencanaan untuk mendesain sistem komunikasi seluler . Berbeda halnya dengan

6

Universitas Sumatera Utara

komunikasi tetap, bahwa profil lingkungan komunikasi seluler sulit untuk
diprediksi. Propagasi gelombang radio sangat ditentukan oleh profil daerah, faktor
benda-benda bergerak, sifat frekuensi radio, kecepatan MS dan sumber-sumber
interferensi.
Mekanisme propagasi sinyal di antara transmitter dan receiver adalah
bervariasi, tergantung pada profil daerah di sekitar lingkungan komunikasi seluler.
Mekanisme propagasi sinyal ini mengakibatkan sinyal yang diterima MS
mengalami fluktuasi. Fluktuasi sinyal dapat terjadi dalam tiga mekanisme, yaitu;
reflection, difraction dan hamburan atau scatter [8].

2.2.1 Reflection
Reflection atau pemantulan sinyal terjadi ketika sinyal yang merambat

membentur permukaan benda yang dimensinya relatif besar dibandingkan panjang
gelombang sinyal tersebut. Pemantulan sinyal ini mengakibatkan sinyal mengalami
redaman. Redaman sinyal akibat reflection dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti;
frekuensi radio, sudut sinyal memantul, sifat-sifat material dan ketebalan bidang
permukaan pantulan. Reflection dapat terjadi melalui permukaan bumi, bangunan
dan permukaan dinding [8].

2.2.2 Difraction
Difraction (pembelokan) atau difraksi terjadi ketika sinyal yang merambat di

antara transmitter dan receiver , dihalangi oleh sisi permukaan yang tajam.
Pembelokan sinyal dapat terjadi ke berbagai arah yang bersumber dari sisi
penghalang yang dilalui sinyal tersebut. Gelombang sekunder yang dihasilkan dari

7

Universitas Sumatera Utara

permukaan penghalang dapat mencapai ruangan dan bahkan belakang penghalang,
sehingga menyebabkan lenturan gelombang disekitar penghalang. Pada frekuensi
tinggi, difraksi bergantung pada geometri objek, amplitudo, fasa dan polarisasi
gelombang dimana titik terjadinya difraksi [8].

2.2.3 Scatter
Sinyal akan mengalami scatter atau hamburan ketika membentur benda yang
memiliki dimensi disekitar atau lebih kecil dari dimensi panjang gelombang sinyal.
Benda yang dapat menyebabkan hamburan sinyal, seperti: dedaunan, kendaraan,

tiang-tiang lampu, rambu-rambu lalu lintas dijalan dan perabot dalam ruangan.
Sinyal yang terhalangi oleh benda-benda tersebut, tersebar menjadi beberapa sinyal
yang lebih lemah sehingga sinyal asli sulit diperkirakan [8].
Kinerja sistem komunikasi dipengaruhi oleh efek propagasi sinyal, sehingga
efek propagasi sinyal perlu dipertimbangkan dalam perencanaan. Bila sinyal yang
langsung diterima oleh receiver (mobile station) secara LOS (line of sight), maka
pengaruh difraction dan scatter merupakan masalah kecil, meskipun reflection
dapat berakibat besar. Bila sinyal diterima tidak ada LOS, maka penerimaan sinyal
terutama terjadi melalui difraction dan scatter [8]. Pada Gambar 2.2
memperlihatkan mekanisme propagasi radio (scatter , reflection dan difraction).

Gambar 2.2 Mekanisme propagasi radio [8]
8

Universitas Sumatera Utara

2.3 Model Propagasi
Dalam sistem komunikasi seluler, MS menerima sinyal dari BTS secara
bervariasi. Variasi level sinyal ini dikelompokkan menjadi tiga komponen, yaitu;
model pathloss, shadowing dan multipath. Pada Gambar 2.3 menunjukkan ketiga

komponen dari variasi sinyal.

Gambar 2.3 Pathloss, shadowing dan fast fading terhadap jarak [9]

Masing-masing pathloss, shadow fading dan fast fading dijelaskan sebagai
berikut [9].

2.3.1 Pathloss
Pada komponen pathloss, sinyal diterima MS dari BTS dipengaruhi oleh tiga
sumber rugi-rugi (loss), yaitu; rugi-rugi ruang bebas, rugi-rugi gelombang tanah
dan rugi-rugi difraction. Hal ini mengakibatkan sinyal mengalami redaman yang
bergantung pada beberapa variabel, yaitu: variabel yang dapat dikontrol seperti:
frekuensi, tinggi antena; variabel yang dapat diukur seperti: jarak; dan variabel
tidak dapat dikontrol juga tidak dapat diukur secara pasti seperti: bukit, topografi
lingkungan dan lembah. Jadi, pengaruh keseluruhan faktor ini diperkirakan sebagai
9

Universitas Sumatera Utara

pathloss [10]. Faktor pathloss terjadi akibat sinyal mengalami rugi-rugi dari

pemancar dan pengaruh propagasi dalam kanal radio. Variasi daya sinyal akibat
pathloss terjadi pada jarak 100 sampai 1000 meter.

2.3.2 Shadow Fading
Shadowing atau slow fading merupakan fluktuasi daya rata-rata sinyal terima

disekitar letak kejadian fluktuasi cepat, dengan perubahan sinyal yang lambat.
Fenomena shadowing terjadi karena adanya penghalang antara pemancar dan
penerima dilingkungan yang memiliki kontur menonjol seperti: pegunungan, hutan,
bangunan dan persimpangan jalan. Sinyal yang terhalangi akan mengalami
redaman karena sinyal mengalami absorption, reflection, difraction dan scatter .
Variasi sinyal karena shadowing, sebanding dengan panjang objek penghalang
antara pemancar dan penerima, yang terjadi pada jarak 10 sampai 100 m.

2.3.3 Fast Fading
Fast fading terjadi karena sinyal yang merambat dari transmitter ke receiver

dapat melalui beberapa jalur propagasi atau disebut dengan propagasi multipath.
Multipath terjadi karena sinyal dipantulkan dari objek seperti; bangunan, dinding

dan pegunungan, sehingga level sinyal yang diterima merupakan penjumlahan dari
sinyal multipath yang mengalami perubahan amplitudo, fasa dan sudut datang
dipenerimaan. Hal ini dapat menyebabkan sinyal saling menguatkan (konstruktif)
atau menurunkan (destruktif). Fenomena multipath ini menyebabkan sinyal
diterima mengalami fluktuasi daya cepat atau fast fading dalam waktu singkat.

10

Universitas Sumatera Utara

2.4 System Architecture Evolution (SAE)
SAE adalah arsitektur jaringan yang dirancang untuk menyederhanakan
jaringan berdasarkan komunikasi IP. SAE menggunakan eNB untuk melebur Node
B dan RNC dari arsitektur jaringan 3G, untuk membuat jaringan mobile sederhana.
Hal ini memungkinkan jaringan yang akan dibangun sebagai arsitektur jaringan
berbasis "All-IP ". SAE juga mencakup entitas yang memungkinkan jaringan secara
penuh bekerja dengan teknologi nirkabel lain seperti: WCDMA, WiMAX, WLAN,
dll [11]. Arsitektur SAE dan hubungan dengan jaringan LTE ditunjukkan pada
Gambar 2.4.

Gambar 2.4 SAE (system architecture evolution) UMTS dan LTE network [11]

2.4.1 E-UTRAN (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)
Sederhananya, eNodeB adalah radio base station yang mengendalikan semua
fungsi radio dicakupan sistem tesebut. BTS seperti eNodeB biasanya
didistribusikan ke seluruh area cakupan jaringan, masing-masing eNodeB berada di
dekat antena radio yang sebenarnya. ENodeB bertindak sebagai penghubung antara
UE dan EPC, dengan menjadi titik terminasi dari semua protokol radio yang menuju
UE, dan menyampaikan data antara koneksi radio dan konektivitas berbasis IP yang

11

Universitas Sumatera Utara

sesuai

terhadap

EPC.

Dalam

peran

ini,

eNodeB

melakukan

pengkodean/menguraikan data, dan juga dekompresi/kompresi header IP, yang
berarti menghindari berulannya pengiriman data yang sama atau penghematan
penggunaan resource. Fungsi utama dan koneksi antar eNodeB ditunjukkan pada
Gambar 2.5.
ENodeB juga bertanggung jawab untuk fungsi control plane (CP). ENodeB
bertanggung jawab atas radio resourse management (RRM), yaitu mengendalikan
penggunaan interface radio, yang mencakup, mengalokasikan sumber daya
berdasarkan permintaan, prioritas dan penjadwalan traffic sesuai dengan yang
dibutuhkan quality of service (QoS).

Selain itu, eNodeB memiliki peran penting dalam management mobility
(MM). eNodeB mengontrontrol dan menganalisis pengukuran radio signal level
yang dilakukan oleh UE, membuat pengukuran yang sama itu sendiri, dan
menjadikan dasar pembuatan keputusan untuk menyerahkan UE antara sel-sel [12].

Gambar 2.5 Koneksi eNodeB dan fungsi utamanya [12]

12

Universitas Sumatera Utara

2.4.2 EPC (Evolved Packet Core)
Mobility management entity (MME) adalah elemen kontrol utama di EPC.

Biasanya MME akan diletakkan di lokasi yang aman di tempat operator. MME
hanya beroperasi di control plane, dan tidak terlibat dalam jalur data (user plane).
Berikut fungsi utama dari MME pada konfigurasi dasar yang ditunjukkan pada
Gambar 2.6 [12]:


Authentication dan Security

Ketika UE akan mendaftar ke jaringan untuk pertama kalinya, MME akan
melakukan inisialisasi otentikasi.


Mobility Management

MME melacak lokasi dari semua UE di wilayah layanan tersebut. Ketika UE
membuat pendaftaran pertama untuk jaringan, MME akan menciptakan sebuah
entri untuk UE, dan memberikan sinyal ke lokasi HSS di jaringan asal UE itu.


Managing Subscription Profile and Service Connectivity

Pada waktu UE mendaftar ke jaringan, MME akan bertanggung jawab untuk
mengambil profil berlangganan dari jaringan asal. MME akan menyimpan
informasi ini untuk durasi melayani UE.

Gambar 2.6 Koneksi MME dan fungsi utamanya [12]

13

Universitas Sumatera Utara

 Home Subscriber Server (HSS)
Home Subscriber Server (HSS) adalah repositori data pelanggan untuk semua

data pengguna permanen. Hal ini juga mencatat lokasi pengguna, seperti MME.
HSS adalah database server dipertahankan terpusat di tempat operator. HSS
menyimpan salinan master dari profil pelanggan, yang berisi informasi tentang
layanan yang berlaku ke pengguna, termasuk informasi tentang koneksi PDN
diperbolehkan, dan apakah roaming ke jaringan dikunjungi tertentu
diperbolehkan atau tidak.
 Serving Gateway (SGW)
Selama mobilitas antara eNodeB, SGW bertindak sebagai pengikat mobilitas
lokal. MME perintah SGW untuk beralih tunnel ke eNodeB lain. MME juga
dapat meminta SGW untuk menyediakan sumber daya tunneling untuk
forwarding data, ketika ada kebutuhan untuk meneruskan data dari eNodeB

sumber ke eNodeB target. Skenario mobilitas juga mencakup perubahan dari
satu SGW ke yang lain, dan MME kontrol perubahan ini sesuai, dengan
menghapus tunnel di S-GW lama dan pengaturan mereka di S-GW baru.
 Packet Data Network Gateway (PDN GW)
Packet gateway (PGW, juga sering disingkat sebagai PDN-GW) adalah router

ujung antara EPS dan paket data jaringan eksternal. Ini adalah tingkat tertinggi
mobilitas penghubung di sistem. Ia melakukan traffic gating dan fungsi
penyaringan yang diperlukan oleh layanan yang bersangkutan. Demikian pula
dengan S-GW, P-GWS ditempatkan operator di lokasi yang terpusat.

14

Universitas Sumatera Utara

2.5 Konsep Dasar Jaringan UMTS
UMTS adalah pengembangan dari GSM yang merupakan standar Release 99/4
yang dikembangkan oleh 3GPP dengan kemampuan yang lebih baik dari sisi data
rate karena memiliki banyak pengembangan. Dari sisi downlink UMTS dapat

mencapai 2 Mbps dan uplink 384 Kbps. Voice rate dapat mencapai 12.2 Kbps.
Teknologi yang paling mencolok dari teknologi sebelumnya adalah wideband-code
division multiple acces (WCDMA) [13].

2.5.1 Wideband-Code Division Multiple Acces (WCDMA)
WCDMA merupakan teknik multiple access yang berdasarkan penyebaran
spektral, dimana sinyal informasi disebar pada pita frekuensi yang lebih besar
daripada lebar pita sinyal aslinya (informasi). Sistem WCDMA hanya memerlukan
satu channel frekuensi radio untuk semua pemakainya, masing-masing pemakai
diberi kode yang membedakan antara pengguna satu dengan yang lain. Skema
metode akses yang digunakan untuk penyebaran sinyal WCDMA adalah direct
sequence dimana code sequence digunakan secara langsung untuk memodulasi

sinyal radio yang dipancarkan dengan menggunakan sinyal penebar.
WCDMA adalah sistem CDMA pita lebar. Bit-bit informasi user disebar
melalui bandwidth lebar (5 MHz) dengan cara mengkalikan dengan kode spreading
sebelum ditransmisikan dan dikembalikan ke kode asal dengan cara di-decode di
penerima [13].

15

Universitas Sumatera Utara

2.5.2 Universal Mobile Telecommunication System (UMTS)
UMTS merupakan suatu revolusi dari GSM yang mendukung kemampuan
generasi ketiga (3G). UMTS menggunakan teknologi akses WCDMA dengan
sistem DS-WCDMA (direct seqence - wideband CDMA). Terdapat dua mode yang
digunakan dalam WCDMA dimana yang pertama menggunakan FDD (frequency
division duplex) dan kedua dengan menggunakan TDD (time division duplex). FDD

dikembangkan di Eropa dan Amerika sedangkan TDD dikembangkan di Asia. Pada
WCDMA FDD, digunakan sepasang frekuensi pembawa 5 MHz pada uplink dan
downlink dengan alokasi frekuensi untuk uplink yaitu 1945 MHz – 1950 MHz dan

untuk downlink yaitu 2135 MHz – 2140 MHz. Adapun gambar arsitektur jaringan
UMTS dapat ditunjukkan pada Gambar 2.7 [14]:

Gambar 2.7 Architecture UMTS Release 99 [14]

Dari Gambar 2.7 terlihat bahwa arsitektur jaringan UMTS terdiri dari perangkatperangkat yang saling mendukung, yaitu sebagai berikut:

16

Universitas Sumatera Utara

 UE (User Equipment)
UE merupakan perangkat yang digunakan oleh pelanggan untuk dapat
memperoleh layanan komunikasi bergerak.
 UTRAN (UMTS Terresterial Radio Access Network)
o Node B
Node B adalah node fisik yang bertanggung jawab untuk transmisi radio dan
penerimaan antara peralatan pengguna (UE) dan sel UMTS. Node B dapat
dikatakan sebagai BTS pada sistem UMTS. Dimana Node B tunggal dapat
mendukung baik mode FDD maupun TDD dan dapat colocated dengan GSM
BTS.
o RNC (Radio Network Controller)
RNC berfungsi sebagai pengontrol Node B (controlling RNC ) dengan
memanajemen sumber radio yang tersedia pada Node B dan serving RNC
yang menghubungkan UE ke CN, SRNC sendiri mengontrol sumber radio
yang digunakan oleh UE dan mengakhiri interface Iu ke d an dari CN.
 CN (Core Network)
CN berfungsi sebagai switching pada jaringan UMTS, memanajeman jaringan
serta sebagai interface antara jaringan UMTS dengan jaringan yang lainnya.
Komponen core network UMTS terdiri dari:
o MSC (Mobile Switching Center )
MSC didesain sebagai switching untuk layanan berbasis circuit switch seperti
video, video call.

o VLR (Visitor Location Register )

17

Universitas Sumatera Utara

VLR merupakan database yang berisi informasi sementara mengenai
pelanggan terutama mengenai lokasi dari pelanggan pada cakupan area
jaringan.
o HLR (Home Location Register )
HLR merupakan database yang berisi data-data pelanggan yang tetap. Datadata tersebut antara lain berisi layanan pelanggan, service tambahan serta
informasi mengenai lokasi pelanggan yang paling akhir (update location).
o SGSN (Serving GPRS Support Node)
Fungsi SGSN sama seperti fungsi MSC pada GSM, Mobility management,
Chipering, kompresi dan paging, Namun pembedanya pada MSC adalah

SGSN meng-handle Jaringan Paket.
o GGSN (Gateway GPRS Support Node)
GGSN berfungsi sebagai gerbang penghubung dari jaringan GPRS ke
jaringan paket data standard (PDN). GGSN berfungsi dalam menyediakan
fasilitas internetworking dengan eksternal packet-switch network dan
dihubungkan dengan SGSN via internet protocol (IP).

2.6 Konsep Dasar Jaringan LTE (Long Term Evolution )
LTE adalah sebuah nama yang diberikan pada sebuah projek dari third
generation partnership project (3GPP) tepatnya pada release 8 untuk memperbaiki

standar mobile phone generasi sebelumnya UMTS. Pada sisi air interface LTE
menggunakan OFDMA (orthogonal frequency division multiple access) pada sisi
downlink dan menggunakan SC-FDMA (single carrier – frequency divison multiple
access) pada sisi uplink. Dan pada sisi antena LTE mendukung penggunaan

18

Universitas Sumatera Utara

multiple-antenna (MIMO). Bandwidth operasi pada LTE fleksibel yaitu up to 20

MHz, dan maksimal bekerja pada kisaran bandwidth bervariasi antara 10 – 20 MHz.
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 dari layanan yang lebih besar, mengurangi biaya dalam operasional,
mendukung penggunaan multiple-antena, fleksibel dalam penggunaan bandwidth
operasinya dan juga dapat terhubung atau terintegrasi dengan teknologi yang sudah
ada [15].

2.6.1 Konfigurasi Jaringan LTE
Arsitektur LTE berbeda dengan generasi sebelumnya. Pada RAN (radio
access network) yang menggabungkan fungsi node B dan RNC (radio network
controler) menjadi eNode B LTE (long term evolution) diperkenalkan suatu

jaringan baru yang diberi nama EPS (evolved packet system). EPS terdiri dari
jaringan akses yang pada LTE disebut dengan E–UTRAN (evolved UMTS
terrestrial access network) dan jaringan core yang pada LTE disebut SAE. SAE

merupakan istilah yang menggambarkan evolusi jaringan core yang disebut EPC
(evolved packet core). Pada LTE konfigurasinya merupakan pengembangan dari
teknologi sebelumnya, yaitu baik UMTS (3G) dalam hal ini merupakan release
99/4 dan HSPA release 6, LTE merupakan standar release 8.
LTE mempunyai radio access dan core network yang dapat mengurangi
network latency dan meningkatkan performansi sistem dan menyediakan
interoperability dengan teknologi 3GPP dan non-3GPP yang sudah ada [15].

19

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.8 Arsitektur LTE [15]

Terlihat dari Gambar 2.8 ada perbedaan antara arsitektur kedua jaringan. Pada
LTE fungsi dari Node B dan RNC yang terdapat pada UMTS dilebur menjadi satu,
yaitu eNB (evolved node B). Dan pada bagian core network-nya LTE menggunakan
EPC (evolved packet core).

Gambar 2.9 Arsitektur core LTE [15]

Elemen – elemen dari arsitektur jaringan LTE yang ditunjukkan pada Gambar
2.9 adalah [15]:

20

Universitas Sumatera Utara

UE (User Equipment)
Merupakan terminal radio yang digunakan untuk melakukan hubungan ke
jaringan LTE.
E – UTRAN :
o ENB (Elvoved Node B)
Peran dari radio access network (RAN) yaitu Node B dan RNC digantikan
dengan ENB ini, sehingga dapat mengurangi biaya perawatan dan operasional
dari perangkat selain itu arsitektur jaringan lebih sederhana.
Core Network. terdiri dari :
o

Mobility Management Entity (MME)

- MME ini merupakan pengontrol setiap node pada jaringan akses LTE. Pada
saat UE dalam kondisi idle (idle mode), MME bertanggung jawab dalam
melakukan prosedur tracking dan paging yang didalamnya mencakup
retransmision.

- MME bertanggung jawab untuk memilih SGW (serving SAE gateway) yang
akan digunakan UE saat initial attach dan pada waktu UE melakukan intra
– LTE handover.
- Digunakan untuk bearer control, berbeda dangan R99/4 yang masih
dikontrol oleh gateway.
o

Policy and Charging Rules Function (PCRF)

Untuk menangani QoS serta mengontrol rating dan charging
o

Home Subcriber Server (HSS)

Untuk subriber management dan security
o

Serving SAE Gateway (SGW)

21

Universitas Sumatera Utara

- Mengatur jalan dan meneruskan data yang berupa packet dari setiap user
- Sebagai jangkar/penghubung antara UE dengan eNB pada waktu terjadi
inter – handover

- Sebagai link penghubung antara teknologi LTE dengan teknologi 3GPP
(dalam hal ini 2G dan 3G)
o

Packet Data Network Gateaway (PDN GW)

- Menyediakan hubungan bagi UE ke jaringan paket
- Menyediakan link hubungan antara teknologi LTE dengan teknologi non –
3GPP (WiMAX) dan 3GPP2 (CDMA 20001X dan EVDO)

2.7 Handover
Handover merupakan fasilitas dalam sistem seluler untuk menjamin adanya

kontinuitas komunikasi apabila pelanggan bergerak dari satu cell ke cell lain.
Pergerakan user mengakibatkan perubahan yang dinamis terhadap kualitas link dan
tingkat interferensi dalam sistem. Oleh karena itu, dibutuhkan sebuah mekanisme
perancangan handover yang handal yang diharapkan dapat meningkatkan
performansi jaringan. Proses handover terjadi karena kualitas atau daya ratio turun
di bawah nilai yang dispesifikasikan dalam BSC. Penurunan level sinyal ini
dideteksi dari pengukuran yang dilakukan MS maupun BTS. Konsekuensinya
handover ditujukan ke sel dengan sinyal lebih besar. Selain itu, handover dapat

terjadi apabila traffic dari sel yang dituju sudah penuh. Saat MS melewati sel,
dialihkan ke ‘neighbouring cell’ dengan beban traffic yang lebih kecil [15].

22

Universitas Sumatera Utara

2.7.1 Tujuan dari Handover
Tujuan dengan adanya peristiwa handover adalah sebagai berikut [15]:
As imperceptible to user as possible . Sedapat mungkin tidak dirasakan oleh

pemakai dengan cara meminimisasi waktu handover dengan menggunakan
teknik interpolasi suara.
As successfully as possible . Dengan meminimisasi error

pada saat estimasi

kebutuhan handover
As infrequently as possible .

MSC melakukan assign (sharing) pada kanal

yang sama pada cell tetangga dan meminjam kanal lain dari cell tetangga
pada cell sebelumnya (MSC assigns same channel in the second cell and
‘rents’ another channel from the second to the first cell)

2.7.2 Permasalahan pada Handover
Pada saat mobile station (MS) bergerak dari satu cell ke cell lainnya, traffik
pada cell sebelumnya harus diubah ke kanal dengan traffik dan kanal control cell
yang baru. Apabila terjadi kegagalan handover akan berakibat drop call yaitu
terputusnya hubungan saat percakapan sedang berlangsung. Faktor-faktor
penyebab gagalnya handover antara lain [15]:
Interferensi
Setting

yang tinggi

parameter yang tidak baik

Kerusakan hardware
Area

cakupan radio jelek

Neighbouring cell relation
Masalah antenna receiver

yang tidak perlu

atau hardware BTS

23

Universitas Sumatera Utara

2.7.3 Prioritas Handover [15]
MSC

melakukan pencarian kanal baru bagi MS yang akan melakukan

handover dan internal call.
Langkah

terbaik adalah melakukan blocking MS yang baru akan aktif

daripada MS yang sedang aktif.

2.7.4 Proses Handover
Tahap-tahap dari proses handover dapat dibagi menjadi 3 (seperti pada
Gambar 2.10) yaitu [15]:

Gambar 2.10 Prosedur handover

[15]

Tahap Pengukuran (Measurement), dilakukan pengukuran informasi penting
yang dibutuhkan untuk tahap decision. Pengukuran arah DL yang lakukan oleh
MS adalah (Contoh : sebesar Ec/Io dari CPICH ) sel yang sedang melayani dan
sel-sel tetangga.
Tahap Keputusan (Decision), hasil pengukuran dibandingkan dengan threshold
yang telah ditetapkan sebelumnya. Kemudian akan diputuskan apakah akan

24

Universitas Sumatera Utara

dilakukan handover atau tidak. Algoritma handover yang berbeda akan
memiliki kondisi trigger yang berbeda pula.
Tahap Eksekusi (Execution), proses handover selesai dan parameter relatif
diubah berdasarkan jenis handover-nya. Sebagai contoh hubungan dengan
eNode B apakah ditambah atau diputuskan.

2.7.5 Tipe Handover
Berikut ini adalah jenis handover berdasarkan transfer kanal di antara BTS
handover yang terdiri dari 2 jenis, yaitu [6]:

1. Soft handover
Soft handover terjadi apabila MS terkoneksi dengan dua atau lebih BTS dalam

waktu yang bersamaan. Handover terjadi secara sempurna, apabila link yang
lama telah diputuskan. Kejadian ini disebut dengan make before break. Dalam
sistem ini, karena sel-sel menggunakan frekuensi yang sama, maka tidak perlu
terjadi pergantian kanal ketika terjadi perubahan BTS dalam melayani MS.
Ilustrasi dari soft handover ini ditunjukkan seperti pada Gambar 2.11a.

25

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.11 a). Soft handover dan b). Hard handover

[6]

2. Hard handover
Pada tipe hard handover , koneksi MS akan terputus dari BTS yang sedang
melayaninya sebelum terkoneksi ke BTS baru. Hal ini dikenal dengan sebutan
break before make. Pada prinsipnya, bahwa link lama akan terputus dan link

yang baru harus terbangun secepat mungkin, supaya mempertahankan kualitas
pelayanan. Lamanya waktu komunikasi terputus dalam sistem GSM berbasis
TDMA kira-kira 100 ms. Ketika handover ini terjadi, saluran suara dalam
kondisi diam (mute) dan biasanya peristiwa ini tanpa disadari user . Di sisi lain,
pada transmisi data akan terjadi transmisi data secara berulang, yang
mengakibatkan terjadinya antrian dalam sistem. Ilustrasi dari hard handover ini
ditunjukkan seperti pada Gambar 2.11b.

2.8 Vertical Handover atau Inter-system Handover (ISHO)
ISHO terjadi di antara sel-sel yang memiliki dua teknologi akses radio (radio
access technology : RAT) yang berbeda atau mode akses radio (radio access mode:

RAM) yang berbeda. Saat ini kasus yang paling sering untuk handover jenis ini
diperkirakan terjadi antara sistem UMTS dan GSM/EDGE.

26

Universitas Sumatera Utara

Berikut ini adalah algoritma ISHO pada UMTS dan LTE, antara lain [16]:
APG Based handover
Dalam skema ini, UE diasumsikan memiliki APG (average path-gain) dari
setiap sektor yang meliputi pathloss, gain antena dan lognormal Shadowing.
Algoritma ini tidak termasuk efek fast fading yang berarti mengasumsikan
filter fast fading yang ideal.

APGTS ≥ APGSS + HOM
RSS Based Handover
Dalam algoritma ini UE mengukur RSS yang meliputi pathloss, gain antenna,
log-normal shadowing dan fast fading. Penyaringan RSS di ukur setiap periode

yang ditentukan (Tu).
RSS(nTu)TS ≥ RSS(nTu)SS + HOM
RSS Based Handover with Time-To-Trigger (TTT) Window
Dalam algoritma ini, hanya terjadi penambahan syarat dalam RSS based
Handover dengan penambahan time-to-trigger . Kondisi HOM harus dipenuhi

dalam waktu tersebut. Hal ini dilakukan untuk menekan handover yang tidak
perlu. Setiap handover memerlukan sumber daya jaringan untuk merutekan
kembali call ke BS yang baru. Dengan demikian, meminimalkan jumlah yang
diharapkan berarti meminimalkan sinyal overhead handover .

27

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.12 Intersystem handover UMTS ke LTE [12]

Intersystem handover antara jaringan UMTS ke jaringan LTE dapat ditunjukkan

pada Gambar 2.12. SGSN (serving GPRS support node): gerbang penghubung
jaringan BSS/BTS ke jaringan GPRS. Komponen ini berfungsi untuk mengantarkan
paket data ke MS, update pelanggan ke HLR, registrasi pelanggan baru [12].
EPC adalah core network untuk mendukung teknologi LTE dengan konsep
arsitektur All-IP, artinya jaringan tersebut menggunakan protokol IP yang berbasis
packet dan tidak lagi menggunakan TDM/ATM. EPC dibuat dan distrandarisasi

oleh 3GPP pada Release 8 dan terus dikembangkan hingga saat ini (release 10)
[12].
Elemen dari EPC terdiri dari [12]:
Mobility Management Entity (MME)
Serving Gateway (SGW)
Packet Data Network (PDN) Gateway (PGW)
Policy & Charging Rule Function

(PCRF)

28

Universitas Sumatera Utara

2.9 Parameter Inter-system Handover (ISHO)
Ada beberapa parameter pada sistem UMTS-LTE yang digunakan pada saat
proses intersystem handover terjadi. Parameter ISHO diantaranya adalah [17]:
1. Received Signal Code Power (RSCP)
Received Signal Code Power adalah level penerimaan dari UMTS (serving cell)

2. Reference Signal Received Power (RSRP)
Reference Signal Received Power adalah level penerimaan dari LTE (target cell)

3. Handover Margin (HOM)
HOM adalah parameter yang mengontrol daerah-daerah handover . Station
bergerak secara berkala memilih salah satu stasion base aktif yang memiliki
atenuasi seketika minimum ke mobile station sebagai base station pemancar.
Kelemahan dari metode ini adalah bahwa dalam kondisi buruk, daya kanal yang
ditransmisikan lebih besar. Sebagai akibatnya, interferensi downlink meningkat.
Karena yang berlaku adalah suara pelayanan dalam sistem selular konvensional,
base station mencoba untuk menjaga sambungan station mobile bahkan dalam

kondisi saluran yang buruk, sehingga menyebabkan penurunan kinerja sistem
yang dramatis. HOM juga bisa didefinisikan sebagai parameter standar, yang
ditetapkan pada titik di mana kekuatan sinyal sel tetangga (B) telah mulai
melebihi sinyal kekuatan sel arus (A) dengan jumlah tertentu dan/atau selama
waktu tertentu.
4. TTT (Time to Trigger)
TTT (Time-to-Trigger didefinisikan sebagai waktu minimum kondisi HOM yang
harus dipenuhi untuk handover atau bisa dikatakan sebagai waktu picu. TTT
disesuaikan berdasarkan kualitas sinyal bahwa penerima merasakan dari sekitar

29

Universitas Sumatera Utara

daerah tersebut. Sebagai contoh, semakin rendah nilai kualitas sinyal pertama
pada saat yang sama maka nilai dari sebuah kualitas sinyal kedua adalah lebih
besar daripada upper threshold, semakin pendek akan menjadi parameter TTT.
Parameter TTT digunakan oleh UE, seperti telepon selular dan terminal remote
lain, dalam berbagai sistem komunikasi nirkabel, termasuk sistem telepon radio
selular seperti UMTS. UMTS adalah generasi ketiga (3G), sistem komunikasi
bergerak yang dikembangkan oleh european telecommunications standards
institute (ETSI) dalam ITU (international telecommunication union). UMTS

menggunakan WCDMA untuk air interface antara nilai dan base station (BS)
dalam sistem.

30

Universitas Sumatera Utara