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

TUGAS AKHIR

ANALISIS PERBANDINGAN METODE HANDOVER
DARI JARINGAN UMTS KE JARINGAN LTE
UNTUK OPTIMALISASI PARAMETER TRADEOFF HANDOVER

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan
pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Sub-konsentrasi Telekomunikasi

Oleh
SYAHRUL WAHYUDI
NIM. 120402078

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Dalam komunikasi wireless, kuat penerimaan sinyal pada user dapat
dipengaruhi oleh berbagai jenis penghalang, baik bersifat alami (pepohonan, iklim,
dan cuaca) maupun buatan manusia (gedung-gedung dan rumah).

Dengan

berkembangnya teknologi komunikasi bergerak, dimana user dapat bebas
berpindah dan bergerak, fluktuasi kuat penerimaan sinyal tersebut sangat
dipengaruhi oleh mobilitas/perilaku user. Untuk mengatasi pelemahan kuat
perimaan sinyal diantaranya disebabkan oleh jarak atau fluktuasi karena
penghalang, maka dibutuhkan suatu mekanisme handover. Adapun handover ini
adalah suatu mekanisme yang berfungsi untuk menjaga kontinuitas layanan
komunikasi dengan memindahkan suatu user dari satu kanal ke kanal yang lain,
boleh pada BTS yang sama ataupun pada BTS yang berbeda, baik pada operator
yang sama, maupun operator yang berbeda, seperti UMTS dengan LTE. Khusus

untuk mekanisme perpindahan antar kanal yang berbeda diistilahkan dengan
vertical handover.
Dalam Tugas Akhir ini dibahas tentang vertical handover dari jaringan
UMTS ke Jaringan LTE, dimana kriteria untuk pemindahan kanal ditentukan
berdasarkan metode RSS based handover (RSCP, RSRP, dan HOM) dan metode
RSS based handover with time-to-trigger (RSCP, RSRP, HOM, dan TTT). Adapun
parameter kinerja jaringan yang diamati adalah probabilitas dropping. Pengerjaan
dilakukan dengan menggunakan simulasi berbasis GUI.
Dari hasil pembahasan diperoleh bahwa, nilai optimal untuk; (i) metode
RSS based handover, nilai RSCPmin, RSRPmin, dan HOM masing-masing adalah
-95 dBm, -102 dBm, dan 2 dB; (ii) metode RSS based handover with time-totrigger, nilai RSCPmin, RSCPmin, HOM, dan TTT masing-masing adalah -95
dBm, -102 dBm, 2 dB, dan 400 ms.

Kata Kunci: UMTS, LTE, RSS based handover, RSS based handover with TTT

i

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa
karena atas berkat dan rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk
menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini
adalah:
ANALISIS PERBANDINGAN METODE HANDOVER
DARI JARINGAN UMTS KE JARINGAN LTE
UNTUK OPTIMALISASI PARAMETER TRADEOFF HANDOVER

Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya
Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan dukungan dari
berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima
kasih kepada:
1. Bapak Dr. Maksum Pinem, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing Tugas
Akhir, atas nasehat, bimbingan, dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas
Akhir ini.
2. Bapak Ir. M. Zulfin, M.T. selaku Dosen Penguji Tugas Akhir, atas nasehat
dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

3. Bapak Suherman, S.T., M.Komp., Phd. selaku Dosen Penguji Tugas Akhir,
atas nasehat dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

ii

Universitas Sumatera Utara

4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, Msi, selaku ketua Departemen Teknik
Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Rahmad Fauzi, S.T., M.T., selaku Sekretaris Departemen Teknik
Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
6. Bapak Tigor Hamonangan Nasution, S.T., M.T. sebagai Dosen Wali
penulis, yang selalu memberikan dukungan sebagai wali penulis.
7. Bapak Ir. Arman Sani, M.T. yang selalu memberikan wejangan dan
candaannya sehingga penulis tetap bersemangat dalam menyelesaikan
Tugas Akhir ini.
8. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Elektro yang telah memberikan
bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
9. Abang Divo, Kak Ummi, Bu Ester, dan Pak Ponijan yang selalu sabar dalam

melayani penulis untuk mengurus berkas di D untuk keperluan Tugas Akhir
ini.
10. Kepada Papa dan Ibu tercinta yang selalu merawat, menjaga, dan
mendoakan dan memberikan segalanya kepada penulis sehingga penulisan
Tugas Akhir ini dapat diselesaikan.
11. Abang dan kakak tercinta: Ella Yuni Ramadhani, Rahmad Amin Syahputra,
dan Mira Novi Astuti, serta seluruh Keluarga Besar yang menjadi inspirasi
dan selalu memberikan motivasi, perhatian dan doanya sehingga penulis
dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

iii

Universitas Sumatera Utara

12. Keponakan-keponakan yang tersayang: Annisa Caroline, Nayla Zasqia,
Alfira Ferbina, dan Lily yang selalu menghibur saat penulis sedang letih
sehingga kembali bersemangat dalam mengerjakan Tugas Akhir ini.
13. Sahabat-sahabat seperjuangan: Andika Yogy Pradana, Junaidy Teguh
Siregar, Moh. Antan Wisuga, Rini Mulia Sari, Royansyah Putra Ginting, M.
Ihsan, M. Roso Sutrisno, Fauzi Arif Pratama, M. Ridho Baridwan, dan

seluruh stambuk 2012 semoga silaturahim kita terus terjaga.
14. Teman-teman mahasiswa, asisten laboratorium Dastel, pengurus IMTE
khususnya Divisi Pendidikan IMTE, senior dan junior di Teknik Elektro.
15. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini jauh dari sempurna baik dari segi
materi maupun cara penyajiannya. Oleh karena itu, penulis siap menerima saran
dan kritik dari pembaca untuk menyempurnakan Tugas Akhir ini.
Akhir kata penulis berharap agar Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi
pembaca.

Medan,

Juni 2016

Penulis

Syahrul Wahyudi
NIM. 120402078

iv

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
ABSTRAK ............................................................................................................. i
KATA PENGANTAR .......................................................................................... ii
DAFTAR ISI ..........................................................................................................v
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xi
DAFTAR SINGKATAN ................................................................................... xiii
BAB I

PENDAHULUAN ...............................................................................1
1.1 Latar Belakang ...............................................................................1
1.2 Rumusan Masalah ..........................................................................2
1.3 Tujuan Penulisan ............................................................................2
1.4 Batasan Masalah .............................................................................2
1.5 Sistematika Penulisan .....................................................................3

BAB II

STUDI PUSTAKA .............................................................................6
2.1 Konsep Seluler ...............................................................................5
2.2 Propagasi Gelombang Radio ..........................................................6
2.2.1 Reflection ..............................................................................7
2.2.2 Difraction .............................................................................7
2.2.3 Scatter ...................................................................................9
2.3 Model Propagasi .............................................................................9
2.3.1 Pathloss ................................................................................9
2.3.2 Shadow Fading ...................................................................10
2.3.3 Fast Fading ........................................................................10
2.4 System Architecture Evolution (SAE) ..........................................11

v

Universitas Sumatera Utara

2.4.1 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network .......11
2.4.2 Evolved Packet Core ..........................................................13

2.5 Konsep Dasar Jaringan UMTS .....................................................15
2.5.1 Wideband-Code Division Multiple Acces (WCDMA) .......15
2.5.2 Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) ....16
2.6 Konsep Dasar Jaringan LTE ........................................................18
2.6.1 Konfigurasi Jaringan LTE ..................................................19
2.7 Handover ......................................................................................22
2.7.1 Tujuan dari Handover ........................................................23
2.7.2 Permasalahan pada Handover ............................................23
2.7.3 Prioritas Handover .............................................................24
2.7.4 Proses Handover ................................................................24
2.7.5 Tipe Handover ...................................................................25
2.8 Inter-system Handover (ISHO) ....................................................26
2.9 Parameter Inter-system Handover (ISHO) ...................................29
BAB III

METODOLOGI PENELITIAN .....................................................31
3.1 Model Sistem ................................................................................31
3.2 Flowchart Skenario Simulasi .......................................................34
3.3 Link Budget ..................................................................................37
3.3.1 Perhitungan Link Budget UMTS ........................................37

3.3.2 Radius Sel UMTS ..............................................................38
3.3.3 Perhitungan Link Budget LTE ............................................39
3.3.4 Radius Sel LTE ..................................................................40
3.4 Parameter Simulasi .......................................................................40

vi

Universitas Sumatera Utara

3.4.1 Parameter Handover pada UMTS ......................................40
3.4.1.1 Perhitungan RSCP .................................................41
3.4.2 Parameter Handover pada LTE ..........................................43
3.4.2.1 Perhitungan RSCP .................................................43
3.4.4 Konstanta-konstanta Simulasi ............................................44
BAB IV

HASIL PEMBAHASAN ..................................................................46
4.1 Masukan Simulasi ........................................................................46
4.2 Keluaran Simulasi ........................................................................46
4.3 Implementasi Sistem Simulasi Terhadap Probabilitas

Dropping ........................................................................................46
4.3.1 Skenario 1 (RSS Based Handover) ....................................47
1. Pengamatan Probabilitas Dropping Terhadap
Perubahan Nilai RSCPmin ............................................48
2. Pengamatan Probabilitas Dropping Terhadap
Perubahan Nilai RSRPmin ............................................50
3. Pengamatan Probabilitas Dropping Terhadap
Perubahan Nilai HOM ..................................................52
4. Nilai Optimal untuk Parameter Handover ......................54
4.3.2 Skenario 2 (RSS Based Handover with TTT) ....................56
1. Pengamatan Probabilitas Dropping Terhadap
Perubahan Nilai RSCPmin ............................................56
2. Pengamatan Probabilitas Dropping Terhadap
Perubahan Nilai RSRPmin ............................................59

vii

Universitas Sumatera Utara

3. Pengamatan Probabilitas Dropping Terhadap
Perubahan Nilai HOM ..................................................61
4. Pengamatan Probabilitas Dropping Terhadap
Perubahan Nilai TTT ....................................................63
5. Nilai Optimal untuk Parameter Handover ......................66
4.4 Rangkuman Hasil Simulasi ..........................................................68
BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................70
5.1 Kesimpulan ...................................................................................70
5.2 Saran .............................................................................................71

DAFTAR PUSTAKA ..........................................................................................72
LAMPIRAN ........................................................................................................75

viii

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

Struktur sel ................................................................................6

Gambar 2.2

Mekanisme propagasi radio .......................................................8

Gambar 2.3

Pathloss, shadowing dan fast fading terhadap jarak ..................9

Gambar 2.4

SAE (system architecture evolution) UMTS
dan LTE network ......................................................................11

Gambar 2.5

Koneksi eNodeB dan fungsi utamanya .....................................12

Gambar 2.6

Koneksi MME dan fungsi utamanya ........................................13

Gambar 2.7

Architecture UMTS Release 99 ................................................16

Gambar 2.8

Arsitektur .................................................................................20

Gambar 2.9

Arsitektur core LTE .................................................................20

Gambar 2.10

Prosedur handover ...................................................................24

Gambar 2.11

Soft handover dan Hard handover ............................................26

Gambar 2.12

Intersystem handover UMTS ke LTE .......................................28

Gambar 3.1

Skenario 1 ................................................................................32

Gambar 3.2

Skenario 2 ................................................................................33

Gambar 3.3

Flowchart skenario 1 ................................................................34

ix

Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.4

Flowchart skenario 2 ................................................................35

Gambar 4.1

Tampilan saat simulasi dijalankan ............................................47

Gambar 4.2

Hasil probabilitas dropping saat nilai RSCP berbeda-beda ......49

Gambar 4.3

Hasil probabilitas dropping saat nilai RSRP berbeda-beda ......51

Gambar 4.4

Hasil probabilitas dropping saat nilai HOM berbeda-beda .......53

Gambar 4.5

Hasil optimalisasi parameter tradeoff handover .......................55

Gambar 4.6

Tampilan saat simulasi dijalankan ............................................56

Gambar 4.7

Hasil probabilitas dropping saat RSCP berubah-ubah
terhadap TTT ............................................................................58

Gambar 4.8

Hasil probabilitas dropping saat RSRP berubah-ubah
terhadap TTT ............................................................................60

Gambar 4.9

Hasil probabilitas dropping saat HOM berubah-ubah
terhadap TTT ............................................................................62

Gambar 4.10

Hasil probabilitas dropping saat TTT berubah-ubah ................64

Gambar 4.11

Hasil optimalisasi parameter tradeoff handover .......................66

x

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1

Data teknis link budget UMTS ......................................................37

Tabel 3.2

Parameter untuk menentukan radius sel UMTS ............................38

Tabel 3.3

Data teknis link budget LTE ..........................................................39

Tabel 3.4

Parameter untuk menentukan radius sel LTE ................................40

Tabel 3.5

Parameter simulasi ........................................................................45

Tabel 4.1

Kombinasi parameter skenario 1 dengan nilai RSCPmin
yang berbeda .................................................................................48

Tabel 4.2

Probabilitas dropping, RSCPmin vs kecepatan .............................48

Tabel 4.3

Kombinasi parameter skenario 1 dengan nilai RSRPmin
yang berbeda .................................................................................50

Tabel 4.4

Probabilitas dropping, RSRPmin vs kecepatan .............................50

Tabel 4.5

Kombinasi parameter skenario 1 dengan nilai HOM
yang berbeda .................................................................................52

Tabel 4.6

Probabilitas dropping, HOM vs kecepatan ....................................52

Tabel 4.7

Probabilitas dropping, parameter optimalisasi vs kecepatan .........54

Tabel 4.8

Kombinasi parameter skenario 2 dengan nilai RSCPmin

xi

Universitas Sumatera Utara

yang berbeda .................................................................................56
Tabel 4.9

Probabilitas dropping, RSCPmin vs kecepatan .............................57

Tabel 4.10

Kombinasi parameter skenario 2 dengan nilai RSRPmin
yang berbeda .................................................................................59

Tabel 4.11

Probabilitas dropping, RSRPmin vs kecepatan .............................59

Tabel 4.12

Kombinasi parameter skenario 2 dengan nilai HOM
Yang berbeda ................................................................................61

Tabel 4.13

Probabilitas dropping, HOM vs kecepatan ....................................62

Tabel 4.14

Kombinasi parameter skenario 2 dengan nilai TTT
yang berbeda .................................................................................63

Tabel 4.15

Probabilitas dropping, TTT vs kecepatan ......................................64

Tabel 4.16

Probabilitas dropping, parameter optimalisasi vs kecepatan .........66

Tabel 4.17

Rangkuman hasil simulasi dengan kecepatan 90 km/jam ..............67

xii

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR SINGKATAN

3GPP

: Third Generation Partnership Project

APG

: Average Path-Gain

BTS

: Base Transceiver Station

CDMA

: Code Division Multiple Acces

CP

: Control Plane

DL

: Downlink

EDGE

: Enhanced Data Rates for GSM Evolution

eNB

: Evolved Node B

EPC

: Evolved Packet Core

EPS

: Evolved Packet System

E-UTRAN

: Evolved Universal Terrestrial Radio Acces Network

FDD

: Frequency Division Duplex

FDMA

: Frequency Division Multiple Acces

GGSN

: Gateway GPRS Support Node

GPRS

: Generar Packet Radio Service

GSM

: Global System for Mobile

xiii

Universitas Sumatera Utara

GUI

: Graphic User Interface

GW

: Gateway

HLR

: Home Location Register

HO

: Handover

HOM

: Handover Margin

HSPA

: High Speed Packet Access

HSS

: Home Subscriber Server

IP

: Internet Protocol

ITU

: International Telecommunication Union

LOS

: Line Of Sight

LTE

: Long Term Evolution

MAPL

: Maximum Allowable Path Loss

MCHO

: Mobile Controlled Handover

MIH

: Media Independent Handover

MIMO

: Multiple Input Multiple Output

MME

: Mobility Management Entity

MS

: Mobile Station

xiv

Universitas Sumatera Utara

MSC

: Mobile Switching Center

OFDMA

: Orthogonal Frequency Division Multiple Acces

PBGT

: Power Budget

PCRF

: Policy & Charging Rule Function

PDN

: Packet Data Network Gateway

QoS

: Quality of Service

RAM

: Radio Acces Mode

RAT

: Radio Acces Technology

RNC

: Radio Network Controller

RRM

: Radio Resourse Management

RSCP

: Received Signal Code Power

RSRP

: Received Signal Received Power

SAE

: System Architecture Evolution

SGSN

: Serving GPRS Support Node

SGW

: Serving SAE Gateway

TDD

: Time Division Duplex

TDMA

: Time Division Multiple Acces

xv

Universitas Sumatera Utara

TTT

: Time-to-Trigger

UE

: User Equipment

UMTS

: Universal Mobile Telecommunications System

UTRAN

: Universal Terrestrial Radio Access Network

VLR

: Visitor Location Register

WCDMA

: Wideband Code Division Multiple Access

WiMAX

: Worldwide Interoperability for Microwave Access

WLAN

: Wireless Local Area Network

xvi

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISTILAH

eNode B (Evolved Node B)
Perangkat yang berhubungan langsung dengan user equipment, yang berfungsi
sebagai pemancar dan penerima sinyal pada jaringan LTE.
Handover
Perpindahan dari satu kanal menuju kanal lain karena UE bergerak menjauhi
sumber kanal lama.
Handover Margin (HOM)
Selisih antara level sinyal BTS yang sedang melayani UE dengan level sinyal
BTS kandidat pada titik pengamatan yang sama.
Node B
Perangkat yang berhubungan langsung dengan user equipment, yang berfungsi
sebagai pemancar dan penerima sinyal pada jaringan UMTS.
Probabilitas Dropping
Kejadian terputusnya panggilan secara paksa karena level sinyal terima di bawah
level dropp.
Received Signal Code Power (RSCP)
Received signal code power adalah level penerimaan dari UMTS (serving cell).
Reference Signal Received Power (RSRP)
Reference signal received power adalah level penerimaan dari LTE (target cell).
RSCPmin
Batas level sinyal minimum yang di-setting untuk beroperasi pada jaringan
UMTS.

xvii

Universitas Sumatera Utara

RSRPmin
Batas level sinyal yang di-setting untuk beroperasi pada jaringan LTE.
Sel
Area tertentu yang dicakup oleh BTS
Shadowing
Peristiwa terhalangnya sinyal dari pemancar ke penerima sehingga sinyal
mengalami fluktuasi secara lambat. Objek yang menghalangi perambatan sinyal
seperti: gunung, pepohonan dan gedung-gedung.
UE (User Equipment)
User bagi pelanggan jaringan nirkabel.

xviii

Universitas Sumatera Utara