Modul 5 Sistem Komunikasi Bergerak (Mobile Communication)

  Modul 5 Modul 5

  Sistem Komunikasi Bergerak Sistem Komunikasi Bergerak

  (Mobile Communication) (Mobile Communication)

  Mobile Base Station

  Mobile Base Station

  Mobile Control Equipment

  Network Interface Equipment

  Mobile Operator

  Basic Mobile Telephone Service Network

PSTN

  

Arsitektur Sistem Telepon Bergerak

• Layanan bergerak tradisional – Mirip dengan broadcasting TV.
• – Sebuah transmitter yang kuat di lokasi yang tinggi untuk mengcover area yang cukup luas (radius sampai 50 km).
• – Kapasitas kanal terbatas (kecil).
• Konsep seluler
• – Menggunakan banyak transmitter dengan power rendah untuk megcover area tertentu.
• – Satu area metropolitan dibagi dalam area-area kecil (cell) yang masing-masing dilayani oleh sebuah low power transmitter.
• – Kapasitas kanal menjadi lebih besar. Secara teoritis menjadi n kali dibandingkan dengan sistem tradisional (di mana n adalah jumlah cell)
• – Untuk menghindari terjadinya interferensi, cell yang berdekatan tidak boleh menggunakan frekuensi yang sama.

  Jaringan Telepon Bergerak Seluler

• Area yang akan dicakup oleh jaringan dibagi menjadi sejumlah cell yang masing-masing dilayani oleh sebuah Radio Base Station

  (RBS) atau Base Transceiver Station (BTS)

• Setiap BTS dapat memancarkan sejumlah frekuensi (kanal radio) dalam waktu bersamaan
• Prinsip ini dikenal dengan Frequency

  Division Multiple Access (FDMA)

• BTS yang berbatasan menggunakan frekuensi radio yang berbeda untuk mencegah interferensi, tapi yang lainnya boleh menggunakan frekuensi yang sama

  (Frequency Re-use)

  BTS

• Dalam praktek biasanya frekuensi yang sama

  Fictitious coverage area

  boleh digunakan untuk jarak minimal 4 cell

  Radio coverage area

  

Bentuk Cell

Kenyataan sebenarnya

  Coverage tiap cell berbeda-beda tergantung kondisi areanya

  Base Transceiver Station (BTS)

• Ideal * *

  Coverage tiap cell

• berbentuk lingkaran dengan radius yang sama

  Coverage

  Fictitious (anggapan ideal)

  Coverage tiap cell berbentuk segi enam beraturan

Ukuran Cell

• Ukuran cell dapat berbeda-beda tergantung dari daya pancar BTS, yang ditentukan oleh perkiraan banyaknya pengguna telepon di area tersebut.
• Di daerah perkotaan (urban) diameter cell bisa jauh di bawah 1 km, sedangkan di luar kota (rural) bisa mencapai radius 35 km.

  Urban

  Base Transceiver Station (BTS)

  Microwave Radio Link Cable Link

  To Mobile Switch Base Transceiver Station (BTS)

  Traffic Channel (voice/data) Signaling Channel (Control)

  

Base Transceiver Station

• Transceiver = Transmitter (pemancar) dan Reciever (penerima)
• BTS memancarkan dan menerima transmisi dengan menggunakan frekuensi yang berbeda
• BTS menyediakan dua jenis kanal radio untuk setiap mobile phone
• – Control Channel

  Call set up, handover, dll

• – Traffic Channel

  Menyalurkan trafik percakapan atau data

• BTS dihubungkan dengan mobile switch dengan link microwave atau kabel
• Dalam sistem seluler analog traffic channel menggunakan modulasi analog (FM), sedangkan signaling (control) channel menggunakan modulasi digital

  

Ukuran Cell vs Frekuensi

• Karena redaman terhadap frekuensi rendah relatif lebih rendah dibandingkan dengan terhadap frekuensi tinggi, maka penggunaan frekuensi yang lebih rendah memiliki coverage area yang lebih luas.
• Frekuensi 450 MHz memberikan coverage area yang lebih luas dibandingkan dengan 900 MHz, dengan demikian penggunaan frekuensi 450 MHz ideal untuk rural area.
• Penggunaan frekuensi 1800 MHz ideal untuk urban area (ukuran cell kecil dengan jumlah pemakai yang padat)

  1800 MHz 900 MHz 450 MHz

  

Operasi Jaringan Seluler

• Mobile on Idle
• – Setiap telepon mobil telah diprogram dengan frekuensi dari semua

  control channel

• – Ketika dihidupkan, telepon mobil akan memilih frekuensi control channel dari BTS di dekatnya yang sinyalnya paling kuat
• – Telepon mobil memiliki kode identitas yang unik yang dikirimkan melalui

  control channel dan lokasi cell di mana dia berada diregistrasi agar apabila ada panggilan yang masuk dapat diteruskan.

• – Apabila sinyal kontrol menjadi lemah, telepon mobil kembali melakukan prosedur pemilihan frekuensi control channel, dan dilakukan “hand over” ke cell yang lain
• Outgoing call
>

– Nomor telepon yang akan dipanggil dimasukkan ke memori melalui

keypad.

• – Telepon mobil mengirim signaling message yang berisi nomor yang

  dipanggil ke base station, kemudian diteruskan ke mobile switch.

• – Mobile switch meneruskan panggilan ke jaringan dan mengirim perintah ke BTS untuk mengalokasikan frekuensi traffic channel untuk telepon mobil ybs.

  

Operasi Jaringan Seluler

• Hand-Over
• – Apabila telepon mobil bergerak menuju batas coverage area, sinyal yang diterima BTS makin lemah.
• – BTS dari cell berikutnya yang dimasuki akan memonitor kekuatan sinyal control channel.
• – Telepon mobil diinstruksikan untuk pindah ke channel frequency yang baru, dan pada waktu yang bersamaan hubungan dialihkan ke cell baru.

• – Database pada location register di-update untuk menunjukkan lokasi yang baru

  dari mobile telepon ybs.
• – Proses ini disebut “hand over” dan akan berulang setiap kali mobil telepon melintasi perbatasan antara dua cell.
• Incoming Call

  – Mobile network selalu mengetahui di cell mana sebuah telepon mobil berada.

• – Incoming call diroutingkan ke mobile switch yang terdekat ke cell di mana telepon mobil yang dituju terdaftar pada saat itu.
• – BTS ybs menghubungi telepon mobil yang dituju melalui control channel.
• Mobile Transmit Power – Sinyal dari telepon mobil dimonitor oleh BTS.
• – Untuk mengurangi interferensi ke kanal lain, serta menghemat battere, BTS dapat menginstruksikan ke telepon mobil untuk menurunkan atau menaikkan power yang dipancarkan dengan menggunakan signaling dan control channel.

  

Analogue Cellular Systems

• Sistem seluler analog (Selular Generasi Pertama) menggunakan sinyal

  radio dengan modulasi analog untuk mentransmisikan sinyal suara.
• Berbagai standard sistem seluler analog di antaranya
• – NMT (Nordic Mobile Telephones)
• Dikembangkan di negara-negara Nordic oleh Swedia, Norwegia, Denmark dan

  Finlandia

• Terdapat dua versi NMT, yaitu NMT-900 (beroperasi pada frekuensi sekitar 900 MHz, dan NMT-450 (beroperasi pada frekuensi sekitar 450 MHz)
• – AMPS (Advanced Mobile Phone System)
• Dikembangkan di Amerika • Menggunakan frekuensi radio sekitar 800 MHz
• – TACS (Total Access Communications System)
• Dikembangkan di Inggris • Adaptasi dari AMPS karena perbedaan regulasi di Inggris dan Amerika, khususnya ketentuan frequency band dan channel spacing
• Beroperasi pada spektrum frekuensi radio sekitar 900 MHz
• – Sistem analog lainnya
>NAMTS (Nippon Automatic Mobile Telephone System)
• C-Netz, di Jerman • Radiocom 2000, di Perancis

  

Mobile Switch

• Fungsi

• – Melakukan kontrol dalam membangun hubungan antar telepon mobil

  atau antara telepon mobil dengan PSTN.
• – Me-register lokasi telepon mobil dalam jaringan
• – Mengalokasikan radio channel dan BTS bagi telepon mobil ketika bergerak dari satu cell ke cell yang lain
• Dengan database, mobile switch dapat menyimpan dan meng- update informasi pelanggan dalam volume yang besar
• Mobile switch dapat berkomunikasi dengan mobile switch lain dalam menentukan lokasi telepon mobil yang sedang roaming.

  

Network Management System (NMS)

• Salah satu bagian yang penting dari mobile network adalah

  Network Management System (NMS)

• NMS dapat memonitor dan megkofigurasi berbagai parameter dalam jaringan

  

Mobile

Telephone

Exchange

(MTX)

  Mobile Telephone Exchange (MTX) P S T N NMS Base Station Base Station Base Station Base Station Base Station Base Station Analogue NMT Network

Digital Cellular Systems

• • Dalam sistem analog penggunaan standar yang berbeda

  di setiap negara menyulitkan pelanggan yang melakukan perjalanan antar negara untuk menggunakan teleponnya
• Dikembangkan sistem seluler digital (Seluler Generasi Kedua)

• • GSM (Groupe Speciale Mobile), yang selanjutnya lebih

  dikenal dengan Global System for Mobile, adalah standar untuk komunikasi bergerak digital yang digunakan di banyak negara

• • GSM menggunakan frekuensi radio pada band 900 MHz

  dan 1800 MHz, yang dikenal secara luas sebagai GSM-

  900 dan GSM-1800

   1982, Konferensi Administrasi Pos dan Telekomunikasi Eropa (CEPT) memulai pembangunan “Groupe Spécial Mobile”  1987, Regulator & Operator Se-Eropa menandatangani MoU tentang GSM  1 Juli 1991 jaringan GSM pertama di Radiolinja, Finlandia, dibuka secara resmi  1992, semua operator besar di Eropa memulai pengoperasian jaringan GSM secara komersil

  Sejarah GSM

Sejarah Internasional

  Sejarah GSM

Sejarah Nasional

   1993, Pemerintah membuat project pilot GSM pertama di Batam  1994, Satelindo beroperasi  1995, Telkomsel beroperasi  1996, Excelcomindo  2001, GPRS diluncurkan oleh IM3  2004, EDGE diluncurkan oleh Telkomsel

  Base Station Base Station Base Station Base Station s B S C

B S C

B S C Base Station

  Base Station B/s

  2 M M S C M S C Location Register HLR

  VLR NMS P S T N

  

GSM Features

• Subscriber Identity Module (SIM)
• – SIM card berupa mikroprosesor dengan memory
• – Ketika card dimasukkan ke pesawat telepon, jaringan melakukan pengecekan

  apakah pelanggan ybs boleh melakukan call, dan apakah card tsb tidak

  dilaporkan hilang
• – Beban penggunaan telepon dikenakan kepada pemilik card
• Short Message Service (SMS)
• – Penerimaan pesan dalam bentuk karakter alphanumeric
• Mobile Data Transmission
• – Data dapat ditransmisikan dengan kecepatan 9,6 Kbit/s melalui packet switched network
• Location Register
• – Jaringan GSM memiliki dua database, yaitu Home Location Register (HLR) dan

  Visitor Location Register (VLR)

• HLR berisi informasi telepon mobil yang merupakan pelanggan dari MSC ybs
• VLR berisi informasi telepon mobil dari MSC lain yang sedang roaming
• Cell Broadcast
• – Pengiriman pesan ke semua telepon mobil yang berada di satu area
• Security

• – Teknik encryption agar percakapan atau data yang ditransmisikan tidak dapat

  disadap

  Time Division Multiple Access (TDMA)

• Dalam teknik transmisi digital memungkinkan beberapa percakapan menggunakan frekuensi yang sama
• Teknik transmisi digital tersebut dikenal dengan Time Division

  TDMA Data Burst

  Multiple Access (TDMA) yang memungkinkan banyak vice channel dan control channel menggunakan frekuensi yang

  BTS

  sama tanpa saling mengganggu

  TDMA Data Burst

• Setiap telepon mobil akan mentransmisikan data burst pada waktu yang berbeda-beda dengan frekuensi yang sama

  

International Roaming dengan GSM

• Dengan GSM roaming di seluruh Eropa dan negara-negara lain di dunia

  dilakukan secara otomatis
• Apabila seseorang yang sedang melakukan roaming internasional mendapat panggilan dari telepon di negara salnya, beban percakapan untuk tarif lokal dibebankan kepada pihak yang memanggil, sedangkan tarif internasional dibebankan kepada yang dipanggil
• Tromboning Effect

• – Apabila dua telepon mobil yang sedang roaming internasional ke satu negara

  kemudian melakukan percakapan, maka akan terjadi dua kali tarif internasional
• Panggilan diroutekan ke negara asal, beban dikenakan kepada pemanggil • Selanjutnya panggilan diroutekan ke negara di mana pihak yang dipanggil berada.

  Beban dikenakan kepada yang dipanggil

• – Beban biaya percakapan menjadi mahal
• Optimal Call Routing
>

– MSC dilengkapi dengan software yang dapat mendeteksi bahwa pihak yang

memanggil dan yang dipanggil sedang melakukan roaming dan berada pada jaringan negara yang sama
• – MSC di mana kedua pihak berada dapat menghubungkan langsung tanpa diroutekan dulu ke negara asal kedua pihak

• – Percakapan menjadi lebih efisien, dan operator ybs dapat menawarkan tarif

  roaming internasional yang lebih murah

  Personal Communication Network (PCN)

• PCN adalah sistem telepon bergerak yang beroperasi

  pada frekuensi yang lebih tinggi (1800 dan 1900 MHz)

• Yang termasuk PCN antara lain
• – DECT (Digital European Cordless Telephone)
• – GSM-1800
• – GSM-1900

• DECT
• – Digital cordless system
• – Digunakan dalam area terbatas di dalam gedung, misalnya dalam satu kantor
• – Populer digunakan pada implementasi cordless PBX dan

  Wireless Local Loop (WLL)

• GSM-1800
• – Menggunakan standard yang sama dengan GSM-900, dengan perbedaan pada frekuensi yang digunakan pada BTS, yaitu 1800 MHz
• – Karena frekuensi yang digunakan lebih tinggi, ukuran cell lebih kecil dibandingkan dengan GSM-900, tetapi mampu melayani jumlah pelanggan yang lebih banyak
• – Populer digunakan di kota besar dengan kepadatan populasi yang tinggi
• GSM-1900
• – Digunakan pada operasi GSM di USA

  GSM-1800

  

Penggunaan GSM-900 dan GSM-1800

GSM-900

• – Australia – China – Fiji – Finland – Hong Kong – Hungary – India – Indonesia – Iran – Oman – Portugal – Russia – United Kingdom – Vietnam
• – Chile – China – France – Germany – Hong Kong – Malaysia – Singapore – Sweden – Switzerland – Thailand – Ukraine – United Kingdom

FDMA TDMA CDMA

  Power Frequency ^{Time Code} Frequ ency -

  2 Frequ ency -

  3 Frequen cy - 1 FDMA

Ilustrasi GSM-TDMA

  The same carrier frequency TS-1 TS-2

  TS-3

Ilustrasi CDMA

  Frequency – 1 Code-1 Frequency – 1 Code - 2 Frequency – 1 Code - 3

  Perkembangan GSM

• GSM(Global System for Mobile Communication) is the most

  widely adopted mobile standard in the world.

• GPRS(General Packet Radio Service) allows large amounts

  of data to be sent over mobile networks at speed 3 to 4 times greater than conventional GSM systems.

• EDGE(Enhanced Data Rates for Global Evolution) is a 3G

  technology that delivers broadband-like data speed to mobile devices.

• WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) the

  world’s leading 3G technology

  GPRS  Fasilitas komunikasi data berkecepatan tinggi dan akses internet via handphone,komputer atau PDA  Terbagi menjadi beberapa kelas yang menunjukan kecepatan aksesnya

   Perkembangan Teknologi

Type Uplink Downlink

  GSM CSD 9.6 – 14 Kbps 9.6 – 14 Kbps HSCSD

  28 Kbps

  28 Kbps GPRS

  14 Kbps 28 – 64 Kbps

  EDGE Evolusi layanan komunikasi data dengan kecepatan jauh lebih tinggi

  > 5-6 kali dibanding GPRS > 3-4 kali dibanding jalur kabel telepon > 2 kali dibanding CDMA 2000 1X Mampu memberikan layanan 3G > High Quality audio Streaming > Video Streaming > Online Gamming > High speed download WCDMA (Wideband – CDMA)  Upgrade GSM via GPRS atau EDGE  Diadopsi sebagai standar oleh ITU dibawah nama

  IMT-2000 secara langsung meluas  Teknologi terbaik untuk menghandle jumlah tinggi dari voice dan data traffic  Satu-satunya teknologi yang mendukung layanan video telephony komersil  Kecepatan akses datanya dapat mencapai lebih dari 10Mbps

  Mobile Satellite System

   Komunikasi bergerak satelit umumnya menggunakan frekuensi 1Ghz – 30 GHz yang kita kenal dengan nama microwave.

   Keuntungan satelit dapat mengcover seluruh permukaan bumi.  Satelit mobil pertama digunakan untuk hubungan pantai dengan kapal, karena dengan radio terestrial agak sulit akibat pergerakan kapal dalam pelayarannya. Sistem ini juga cocok untuk digunakan bagi penerbangan dan kendaraan bergerak.

   Konsorsium yang menyelenggakakan komunikasi satelit mobil adalah INMARSAT (International Maritime Satellite)  Disamping keperluan diatas eksplorasi minyak dan tambang dapat menggunakan INMARSAT untuk hubungan yang lebih cepat dan fleksibel.

  Vehicle Mobile Inmarsat System

PSTN

LEO dan MEO

  Penggunaan satelit bagi komunikasi bergerak makin mengedepankan kemudahan sejalan dengan perkembangan jaringan satelit global bagi sistem komunikasi mobil. LEO dan MEO digunakan untuk komunikasi tersebut.

Salah satu jaringan yang sudah dicanangkan namun secara operasional belum

berjalan sempurna adalah IRIDIUM. Jaringan ini terdiri dari 66 satelit yang bergerak mengelilingi bumi pada orbit rendah beada pada jarak kurang lebih 780 Km diangkasa. Satelit tersebut berfungsi sebagai Base Station yang bergerak dan sebagai switching, dan dapat menghubungkan seluruh permukaan bumi denagn perantaran ke 66 satelit tersebut. IRIDIUM menggunakan teknologi GSM.

Handset yang dugunakan relatif kecil dengan daya rendah, bisa berkomunikasi

bagi pengguna yang beada baik di gurun, lautan maupun kutub. Jenis lain jaringan satelit mobil adalah Global Star dapat digunakan untuk pengguna sistim komunikasi mobil di Australia dan Eropa.

Satelit mobile phone menggunakan dualmode yaitu satelit dan terestrial selular.

  LEO Perkembangan Sistem Telekomunikasi Bergerak

  Perkembangan telepon bergerak : harga turun, tambah populer/ diminati orang dan layanan bertambah bukan saja suara tapi juga data, fax dan personal interactive video service. Generasi ke-3 dikenal dengan nama UMTS (Universal Mobile

Telecommunication Services) yang dapat memberikan akses terhadap B-ISDN dan layanan multimedia

  Faktor yang dominan dalam perkembangan sistem mobil masa depan adalah Bandwidth dan Kapasitas. Frekuensi sangat terbatas dan bandwidth ditentukan oleh frekuensi oleh karena itu digunakan Frequency Re-use. Disamping itu teknologi selnyapun didesain sedemikian rupa agar memenuhi kebutuhan kapasitas dengan penggunaan Macrocells, Microcells dan Picocells. Dual Band dan Dual Standard Phones.

  Dual Band

adalah sistem cellular yang menggunakan frekuensi 900 Mhz dan 1800 MHz.

Dual Standard Adalah sistem yang menggunakan sistem GSM/TDMA dan CDMA.

   Generasi Pertama : yaitu sistem selular analog, mis. AMPS, NMT  Generasi Kedua : yaitu sistem seluler digital mis. GSM, CDMA* (2G* dan 2.5G*)  Generasi Ketiga* : Didefinisikan sebagai UMTS, FPLMTS (IMT- 2000)

   Generasi Keempat ?

Generasi Sistem Telepon Bergerak

  PDC* GSM cdmaOne

  IS-95A HSCSD* GPRS* cdmaOne

  ^{57.6 Kbps 115 Kbps 1998 1999} EDGE* ^{384 Kbps} _{2001 IMT-2000}

  ITU _{UMTS/ WCDMA*} Cdma2000 * _{IS-95C 1X, 3X} ^{DS FDD 2002} _{MC FDD 2002 Harmonized wideband CDMA standard 2000} ^{64 Kbps}

  2G

  3G 14.4 kbps 64 - 144 kbps 0.144 - 2 Mbps

Evolusi

  

Evolusi

Fitur dari sistem IMT-2000 1. Dapat bekerja dengan semua sistem komunikasi

  2. Didesain dengan derajat yang tinggi secara world wide

  3. Kompatibel dengan fixed sistem 4. Tingkat kualitas dan integritas sama dengan fixed.

  5. Penyediaan layanan dilakukan oleh lebih dari satu jaringan 6. Didukung oleh berbagai jenis terminal.

  7. Penggunaan spektrum radio yang efisien.

  8. Arsitektur yang bersifat terbuka memudahkan dalam pengembangan.

  9. Sistem modular memudahkan untuk pertumbuhan.

  10. Layanan tidak terbatas: indoor, outdoor, laut, atau di udara.

Universal Personal Telecommunication

  Konsep ini domotori oleh ITU-T, layanan ini memungkinkan setiap individu dapat melakukan komunikasi dimana saja, kapan saja dengan perangkat apa saja menggunakan nomor UPT yang unik. Banyak sekali masalah yang perlu diatasi antara lain teknis, roaming dunia, pentarifan dan lain-lain, ITU menjadi penentu sebagai badan kordinator agar UPT ini dapat dioperasikan dan digunakan oleh publik.