Sistem Komunikasi Bergerak Seluler

Transkripsi

1 Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler Revisi Juli 003 Modul 3 EE 47 Sistem Komunikasi Bergerak Sistem Komunikasi Bergerak Seluler Oleh : Nachwan Mufti A, ST Organisasi Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler A. Pendahuluan page 3 page 3 C. Handoff page 9 D. Channel Assignment Strategies page

2 Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 4 A. Pendahuluan Yang mendasari perkembangan Keterbatasan spektrum frekuensi Efisiensi penggunaan spektrum frekuensi Dalam system komunikasi wireless selular (mobile ataupun fixed) daerah pelayanan akan dibagi-bagi menjadi daerah-daerah cakupan yang kecil, yang disebut sebagai sel, dengan menara transmitter cukup rendah dan daya pancar cukup rendah juga sehingga akan lebih murah dari system komunikasi bergerak generasi sebelumnya (IMTS) High power transmitter Large coverage area Low power transmitter Small coverage area Frequency reuse Handoff Central control Cell splitting to increase call capacity Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 3 A. Pendahuluan Konsep Sel Sel menunjukkan cakupan sinyal Sel berbentuk heksagonal ( atau bentuk yang lain ) hanya digunakan untuk mempermudah penggambaran pada layout perencanaan SEL IDEAL SEL REAL SEL MODEL

3 Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 6 A. Pendahuluan Representasi coverage sistem selular Bentuk geometris yang meliputi keseluruhan daerah service tanpa overlap dengan luas daerah yang sama Realitas? Jauh berbeda! Grid sel teoritik digunakan untuk mempermudah penggambaran / perencanaan Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 5 A. Pendahuluan Macam-Macam Konfigurasi Sel... ) Omnidirectional ) Sectoring 0 o Rx Rx Tx Pada kondisi awal biasanya digunakan pola omnidirectional ( tergantung demand ). Kegunaan dari pola Sectoring a. Menambah kapasitas b. Mengurangi interferensi 3) Sectoring 60 o

4 A. Pendahuluan Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 8 Macam-Macam Konfigurasi Sel 4 sector ( quad sector ) Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 7 A. Pendahuluan Parameter Dasar Pada Siskomber Selular macam kata kunci yang menjadi perbedaan sistem komunkasi bergerak seluler dengan sistek komunikasi yang lain adalah : Frequency Reuse Konsep Hand Off Konsep frequency reuse memungkinkan penggunaan frekuensi yang sama pada sel yang berbeda, diluar jangkauan interferensinya. Parameter yang menjadi ukuran adalah perbandingan daya sinyal / carrier terhadap total daya interferensinya Sedangkan handoff memungkinkan seorang pengguna pindah dari suatu sel ke sel yang lain tanpa adanya pemutusan hubungan. Terjadi pemindahan frekuensi / kanal secara otomatis yang dilakukan oleh sistem Penjelasan lebih lanjut tentang frequency reuse dan handoff akan dijelaskan pada bagian selanjutnya.

5 A. Pendahuluan Arsitektur Umum: Voice link Data link MS RBS / BTS SEL # PSTN MS RBS / BTS Base Station Controller Mobile Station SEL # BSC Radio Base Station (AMPS) or Base Transceiver System (GSM) HLR MSC/ MTSO OMC Gateway Operation and Maintenance Centre Home Location Register VLR Mobile Switching Centre (GSM) or Mobile Telephone Switching Office (AMPS) Visitor Location Register Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 9 A. Pendahuluan MS = Mobile Station / Mobile Unit = Perangkat yang terdiri dari : Subscriber Transceiver Control Unit Antena MTSO / MSC = Mobile Telephone Switching Office / Mobile Switching Center. = Merupakan pusat koordinasi dari semua cell site yang ada + berfungsi sebagai perangkat penyambung utama. = Elemen-elemen : Switching Unit Prosesor : Database processor Switch processor Coordination processor Data base unit berisi : VLR (Visitor Location Register), penyimpan data-data temporer yang masuk dari MSC lain, dan sifatnya resident HLR (Home Location Register), penyimpan data-data tetap dari pelanggan dalam MSC itu sendiri. Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 0

6 A. Pendahuluan Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler RBS / BTS = Radio Base Station / Base Transceiver Station = Merupakan perangkat transceiver yang berhubungan dari / ke pelanggan (Interface / repeater antara MS dan MSC). = Elemen-elemen RBS : Transceiver Control Unit / BSC / Base Station Controller Antena Data terminal How does site location look like? site 3 sektor dengan 7 array antena tiap sektornya jalur transmisi gelombang mikro menuju BSC single antenna base station housing Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler A. Pendahuluan Macrocell, Microcell, dan Picocell... Satellite Cell Macrocell Microcell Indoor Picocells

7 A. Pendahuluan Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 4 Proses Terjadinya Komunikasi... Memasuki jaringan ( kasus sistem analog AMPS ) MS dihidupkan, mencari kanal-kanal kontrol memilih salah satu yang paling kuat dayanya dan akan menggenggamnya. Pemilihan kanal kontrol yang paling kuat ini juga berarti memilih base station dengan sinyal terkuat. Dalam tiap beberapa detik terjadi pelaporan MS kepada sistem mengenai level daya, sensitivitas, dan juga lokasi terakhir melalui kanal kontrol reverse, disebut sebagai Location Updating Jumlah kanal kontrol yang dipakai biasanya adalah 5 % dari total kanal yang tersedia ( 95 % digunakan sebagai kanal suara dan data trafik ) [RAP 96]. Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 3 A. Pendahuluan Mobile Originating Call (kasus sistem analog, AMPS ) Kirim parameter identitas, melalui kontrol reverse diberikan identitas MIN ( Mobile Identification Number ) MS pemanggil, ESN ( Electronic Serial Number ) MS pemanggil, serta identitas / MIN dari MS yang dipanggil. Mobile station juga akan mengirimkan SCM ( Station Class Mark ) yang berisi data teknis MS yang bersangkutan yang mengindikasikan level transmit maksimum dari MS. Validasi authentikasi dilakukan sentral MSC akan melakukan validasi authentikasi terhadap pasangan MIN dan ESN untuk memastikan bahwa MS tersebut adalah pelanggan legal pada jaringan. Paging dilakukan jika jika MS adalah pelanggan legal, MS yang cocok MIN-nya akan memberikan respon melalui reverse control channel kepada BTS, selanjutnya BTS akan melaporkan handshaking ini kepada MSC. Komunikasi bisa dilakukan setelah MSC memindahkan panggilan dari kanal kontrol ke pasangan ( pair) kanal trafik

8 A. Pendahuluan Sample Call Setup (GSM)... Base Station PCH (Paging of the mobile station) RACH (Channel request) AGCH (Channel assignment) SDCCH (Reply to the paging from network) SDCCH (Authentication request) SDCCH (Authentication response) SDCCH (Request to transmit) SDCCH (Acknowledgment of request) SDCCH (Setup message for incoming call) SDCCH (Confirmation) SDCCH (Assignment of a traffic channel) FACCH (Acknowledgment of traffic channel) FACCH (Alerting) FACCH (Connect when mobile answers ) FACCH (Acceptance of connect message) TCH (Exchange of user data) Mobile Station Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 5 A. Pendahuluan Handoff / Handover (kasus sistem analog, AMPS ) Kontrol daya dilakukan MSC ketika komunikasi sedang berlangsung untuk menjaga kualitas call. Kanal kontrol khusus diberikan saat MS berpindah cakupan dari satu sel ke sel yang lain, kanal kontrol khusus akan digunakan sebagai kanal trafik dan pada kondisi ini call akan dikontrol oleh BTS dan juga oleh MSC. Drop Call akan terjadi jika sampai pada selang waktu tertentu ( yang merupakan bagian dari optimasi sistem ), MS tidak juga mendapatkan kanal voice dari BTS yang baru. Diskusikan Apa perbedaan antara Blocking Probability dengan Dropping Probability? Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 6

9 Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 8 Definisi Frequency Reuse Pengulangan atau menggunakan kembali frekuensi yang sama pada area yang berbeda di luar jangkauan interferensinya Jarak 'bebas' interferensi F Sinyal yang diinginkan = C F3 F F titik A Sinyal interferensi = I Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 7 Parameter Kinerja C/I ( Carrier to Interference Ratio ) Jarak 'bebas' interferensi F Sinyal yang diinginkan = C F3 F F titik A Sinyal interferensi = I Dari gambar di atas, kondisi kasus terburuk ada pada titik A Pada kondisi kasus terburuk tersebut, perbandingan antara daya carrier terhadap daya interferensi ( C/I = Carrier to Interference ) harus tetap lebih besar atau sama dari C/I minimum yang dipersyaratkan oleh sistem seluler yang bersangkutan

10 Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 0 C/I minimum tergantung dari sistem seluler yang diimplementasikan C I D R 4 D = N R C 9K = = 3K I N K = AMPS, C/I = 8 db 63N 9 = = 6,48= 7 GSM, C/I = db R D K = 6N = = 3,6 4 N = Jumlah sel penginterferensi K = Ukuran Kluster Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 9 Konsep Kluster Kluster adalah sekelompok sel yang masing-masing selnya memiliki set frekuensi yang berbeda dengan sel yang lain. Ukuran kluster ( dilambangkan = K, sering juga dilambangkan = N ) adalah jumlah sel yang terdapat dalam kluster Contoh : K = 3 K = 4 freq. reuse pattern / cluster K = 3 reuse 3 3 artinya terdapat 3 sel dalam kluster artinya terdapat 4 sel dalam kluster 3 reuse freq. reuse pattern K = reuse 4 3 reuse

11 Kapasitas User Tiap Sel Jumlah user tiap sel dinyatakan oleh rumus berikut : N = BW BW Alokasi ch RF jumlah user ch RF K BW 3 n ' ' 3' n' '' '' 3'' n'' F F F3 F Dapat disimpulkan, jumlah frekuensi carrier dalam satu sel adalah lebih dari satu buah Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler F F F3 F F3 K = 3 Kaidah Penentuan Nomor Sel Kaidah Parameter Geser Lalui sejauh i sel dari sel referensi sepanjang rantai heksagonalnya ( garis lurus yang menghubungkan dua pusat sel), lalu berputar 60 o berlawanan dengan arah jarum jam, kemudian lalui sepanjang j sel pada arah tersebut. Pada posisi akhir disitulah letak freq. reuse nya. Z = i + j - ij.cos 0 o i,j = 0,,,3,... Z = i + j -.i.j (0,5) sel referensi Z = i + j + i.j Z K ---- K = ukuran z j= 60 0 cluster j 0 0 K = i + j + i.j untuk, i= i i = dan j = K = 3 i = dan j = K = 7 i = 0 dan j = K = 4 i = dan j = 0 K = 4 Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler

12 Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 4 Sistem Koordinat v u ( v v ) o ( u u ) sin 30 Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 3 Berbagai nilai kluster K atau N, yang mungkin terjadi

13 Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 6 D = D = o o {( u ) ( ) [( ) ( ) ] } u cos30 + v v + u u sin 30 {( u u ) + ( v v ) + ( u u )( v )} v Jika, (, v ) ( 0,0) (, )= v u = u merupakan nilai integer = ( i, j ) Maka, D = i + ij+ j Pada contoh di samping, i= dan j = D = i + ij+ j = +.+ =,65 Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 5 Contoh # : K = 3 Kaidah Penentuan Nomor Sel Kaidah Parameter Geser 3 utk i = dan j = K = i =, j = K = + +. = 3 Sumber interferensi maksimum = 6. 3 Kluster

14 Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 8 Contoh # : K = 4 i = 0, j = K = i Q = Kaidah Penentuan Nomor Sel Kaidah Parameter Geser + ij+ j = 4 3K = 3,46 Kluster Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 7 Contoh # 3 : K = 7 Kaidah Penentuan Nomor Sel Kaidah Parameter Geser i =, j = K = i + ij+ = 7 Q = 3K = 4,58 j Kluster

15 Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 30 Contoh # 4 : K = Kaidah Penentuan Nomor Sel Kaidah Parameter Geser Kluster i =, j = K = i + ij+ j Q = 3K = 6 = Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 9 Contoh # 5 : K = 9 Kaidah Penentuan Nomor Sel Kaidah Parameter Geser i = 3, j = K = i + ij+ Q = 3K = 7,55 j = 9 Kluster

16 Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 3 Konsepsi kluster pada CDMA Dalam pengertian yang sama, yang sudah kita pahami ukuran kluster di jaringan selular CDMA, K CDMA =, artinya frekuensi operasi yang sama diterapkan disemua sel Tetapi CDMA memakai konsep clustering untuk perencanaan kode PN, hal ini untuk mencegah kemungkinan terjadinya aliasing antar kode didalam satu sel. Pada jaringan CDMA, dikenal istilah PN reuse factor Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 3 C. Handoff Definisi Handoff adalah suatu peristiwa perpindahan kanal dari MS tanpa terjadinya pemutusan hubungan dan tanpa melalui campur tangan dari pemakai. Handoff tidak berbeda dengan handover kecuali bahwa istilah handoff digunakan di Amerika, sedangkan istilah handover digunakan di Eropa. Peristiwa hand over (H.O) umumnya terjadi karena pergerakan MS sehingga keluar dari cakupan sel asal dan masuk cakupan sel baru. Sel # Sel # Sel #3 F F F3 pergerakan MS HO F ke F HO F ke F3

17 C. Handoff Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 34 Alasan dasar untuk handoff... MS keluar dari cakupan BTS ( alasan klasik! ) - Level sinyal terima terlalu rendah - Bit error rate (BER) terlalu tinggi Untuk keseimbangan beban jaringan - Trafik disatu sel terlalu tinggi sehingga beberapa MS diserahkan ke sel yang lain Fase handoff... Catatan : Standar GSM mencatat 40 alasan untuk handover!!. MONITORING PHASE - Pengukuran kualitas sinyal dan melihat kemungkinan radio link alternatif - Inisiasi handoff jika diperlukan. HANDOVER HANDLING PHASE - Penentuan point of attachment (PoA) yang baru - Inisiasi kemungkinan prosedur re-routing Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 33 C. Handoff Perbedaan konsepsi HO sistem seluler generasi pertama dan kedua... Generasi I : Sistem Analog - Pengukuran kuat sinyal dilakukan oleh BS dan disupervisi oleh MSC - BS secara konstan melakukan pengukuran sinyal dari tiap kanal voice - Locator receiver mengukur kuat sinyal MS pada sel tetangga - MSC menentukan terjadi HO atau tidak Generasi II : Sistem Digital TDMA - Keputusan HO dibantu MS ( MAHO - Mobile Assisted Handoff ) - Tiap MS mengukur sinyal yang diterima dari BS yang mengelilinginya dan melaporkan ke BS-nya - Handoff diinisiasi jika level terima dari BS tetangga mulai meningkat melebihi level sinyal dari BS-nya sendiri - Keputusan atas dasar periode waktu atau derajat level tertentu (margin HO) - MSC menentukan terjadi HO atau tidak

18 C. Handoff Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 36 - Sering disebabkan interferensi narrowband - Kasus paling umum - kasus : () inter-cell / intra-bsc, () inter-bsc / intra-msc - BSC melakukan operasi HO, assign kanaldiselbarudan melepas kanal lama di sel sebelumnya - Dikontrol oleh kedua MSC Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 35 C. Handoff Mekanisme handover...

19 C. Handoff Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 38 Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 37 C. Handoff

20 D. Channel Assignment Strategies Channel assignment / channel alocation : Proses pengalokasian/ pemberian kanal trafik Kanal trafik perlu diberikan kepada user berkaitandengan: Panggilan baru di dalam sel Kejadian handover Ada bermacam-macam skema algoritma pengalokasian kanal ( channel allocation scheme ), dan skema pengalokasian kanal dapat mempengaruhi performansi sistem! 3 kelas channel assignment a. Fixed channel assignment Kanal yang disediakan dalam sel / sektor tertentu, modifikasi dari metoda ini adalah borrowing scheme b. Dynamic channel assignment Kanal tidak dialokasikan dalam sel/sektor secara permanen. MSC mengalokasikan kanal berdasarkan : probabilitas blocking mendatang di semua sel, jarak reuse,c/i, cost factor, dsb meningkatkan kompleksitas sistem!! c. Others : hybrid kedua hal diatas, scheduling, prediction, prioritisation Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 39 D. Channel Assignment Strategies Asistensi # Bahas berbagai strategi channel assignment Lihatpaper berikut: Katzela, Naghshineh, Channel Assignment Schemes for Cellular Mobile Telecommunication Systems A Comprehensive Survey Jurnal lengkap bisa dikopi pada dosen atau asisten Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 40