BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengenalan Mobile Internet Internet adalah sekumpulan jaringan yang tersebar di seluruh dunia yang saling terhubung membentuk suatu jaringan komputer besar Secara gambaran Jaringan komputer tersebut saling terhubung menggunakan standar sistem global Transmission Control Protocol/Internet Protocol Suite (TCP/IP) sebagai protokol pertukaran paket (packet switching communication protocol) untuk melayani miliaran pengguna di seluruh dunia[4]. Internet juga merupakan kumpulan jaringan komputer yang berbeda-beda dan saling berhubungan di seluruh dunia. Semua komputer itu dihubungkan Internet agar dapat berkomunikasi satu sama lain dengan menggunakan TCP/IP. Internet pada awalnya dikembangkan AS pada pertengahan abad 19, dan semula dipergunakan sebatas untuk keperluan militer. Pada dewasa ini di negara maju, internet hampir menjadi kebutuhan primer. Layanan yang ditawarkan internet pun semakin lengkap, komunikatif dan memanjakan konsumen dalam mengakses internet. Teknologi ADSL (asymmetric Digital Subscriber Line) yang populer beberapa tahun belakangan ini membuat internet menjadi kebutuhan yang dapat dinikmati 24 jam[5]. Pada bulan Januari 1992, Masyarakat Internet (Internet Society) terbentuk. Masyarakat Internet bertujuan untuk mempromosikan manfaat Internet. Dengan demikian sejak awal tahun 1990-an, Internet banyak dipakai oleh para akademisi, pemerintah dan para peneliti industri. Sebuah aplikasi baru, WWW (World Wide Web) mengubah wajah Internet dan membantu jutaan pengguna baru, nonakademisi ke jaringan. Aplikasi ini, ditemukan oleh fisikawan CERN Tim Berners-Lee, tanpa mengubah fasilitas- fasilitas yang telah ada namun membuatnya menjadi lebih mudah digunakan. Bersama-sama dengan Mosaic viewer, yang dibuat oleh NCSA (National Center for Supercomputer Applications), WWW memungkinkan sebuah situs 6

2 7 (site) untuk menyusun sejumlah halaman informasi yang berisi teks, gambar, suara dan bahkan video, dengan meletakkan link ke halaman-halaman lainnya. Dengan meng-klik sebuah link, pengguna akan segera dibawa ke halaman yang ditunjukkan oleh link tersebut. Dalam setahun setelah Mosaic diluncurkan, jumlah server WWW berkembang dari 100 menjadi Pertumbuhan yang cepat ini terus berlangsung dengan pesat hingga saat ini. 2.2 Pengenalan LTE Teknologi komunikasi seluler saat ini sudah memasuki era 4G. Sebelumnya, teknologi yang digunakan adalah 3G, 2G dan 1G. Apa perbedaan teknologi komunikasi seluler ini? Simak pembahasannya pada gambar berikut ini: Gambar 2.1 Perkembangan teknologi selular[6] Pada awalnya teknologi seluler dimulai dari teknologi 1G yang memiliki ciri bandwidth 2kbps, teknologi analog selular, hanya mendukung jaringan mobile telepon, multiplexing FDMA,Sircuit switching, core network PSTN dan handoff horizontal. Kemudian berlanjut dengan pengembangan dan penerapan teknologi 2G dengan peningkatan pada sisi bandwidth menjadi 14-64kbps, teknologinya sudah digital selular, mendukung digital voice dan SMS, Switching access network dan air interface serta multiplexing TDMA/CDMA. Selanjutnya pada

3 8 teknologi 3G bandwidthnya meningkat pesat menjadi 2Mbps, menggunakan teknologi broadbandwidth/ip teknologi, sudah mendukung servis audio,video dan data kualitas tinggi dengan paket network sebagai corenya. Pesatnya peningkatan teknologi akhirnya melahirkan teknologi 4G atau biasa kita sebut LTE (Long Term Evolution) yang tentunya sangat menggembirakan karena terdapat banyak peningkatan pada banyak aspek. Terutama pada Services, dan Switching. Dengan pesatnya perkembangan tersebut tentunya diikuti dengan penningkatan bandwidth yang sebelumnya pada teknologi 3G hanya sebesar 2 Mbps menjadi 200Mbps. Long Term Evolution (LTE) adalah sebuah nama yang diberikan kepada suatu proyek dalam The Third Generation Partnership Project (3GPP) yang diciptakan untuk mengembangkan teknologi Universal Mobile Telecomunication System (UMTS) dalam mengatasi kebutuhan data mendatang. Menurut Standar, LTE memberikan kecepatan downlink 100 Mbps. LTE akan membawa banyak manfaat pada perkembangann jaringan selular[7]. Selain itu, teknologi LTE ini juga memiliki Arsitektur Internet protokol (IP) yang memungkinkan kecepatan akses yang lebih cepat dari pada arsitektur Circuit-Switching yang di gunakan pada generasi sebelumnya. Seperti pada generasi generasi sebelumnya kecepatan data pada teknologi LTE ini juga bisa di pengaruhi oleh banyak faktor, yaitu faktor internal seperti bandwidth, dan kekuatan sinyal. Dan faktor eksternal seperti UE (User Equipment), Geografis dan cuaca. 2.3 Teknologi Akses Jamak 4G OFDMA dan SC-FDMA OFDMA OFDMA (Ortogonal Frequency Division Multiple Access) adalah teknik modulasi dengan membagi user dengan penjadwalan dalam domain waktu dan frekuensi secara bersamaan sehingga pada OFDMA dimungkinkan adanya penggunaan bandwidth secara bersamaan. Salah satu keunggulan OFDMA adalah tahan terhadap ISI dan ICI akibat multipath delay spread untuk meningkatkan level QoS. Cara yang digunakan pada OFDMA selain mengirim data secara

4 9 parallel ialah dengan menyisipkan suatu data khusus yang digunakan seperti Guard Period (GP), teknik ini disebut Cyclic Prefix[8]. Gambar 2.2 Perbandingan Modulasi OFDMA dan SC-FDMA[9] SC-FDMA Pemilihan OFDMA pada LTE dirasa mampu mengakomodir kebutuhan layanan. Namun penggunaan OFDMA pada sisi uplink belum optimal, salah satu faktornya adalah tingginya nilai PAPR (Peak Average Power Ratio). PAPR adalah tingkat perbandingan daya rata-rata dengan daya puncak (Gambar 2.3). Gambar 2.3 Peak Average Power Ratio[8] Untuk mengatasi PAPR (Peak to Average Power Ratio) pada OFDMA dapat disiasati dengan diberlakukannya pengaturan titik kompresi tinggi pada power amplifiernya. Cara tersebut mengatur sedemikian rupa dengan cara power dipancarkan pada beberapa titik yang menjadi nilai power tertinggi. Hal ini tidak menimbulkan masalah untuk komunikasi downlink sebab alokasi daya yang digunakan bisa tak terbatas karena disupply oleh jaringan listrik. Berbeda pada

5 10 komunikasi uplink yang dayanya disupply hanya melalui baterai. Untuk mengatasi komunikasi uplink tersebut, LTE menggunakan SC-FDMA. Pada prinsipnya SC-FDMA (Single Carrier Frequency Multiple Access) merupakan kebalikan dari modulasi OFDMA. Pada SC-FDMA symbol ditransmisikan pada durasi cepat (bit rate tinggi) namun dengan pita yang lebar[8] 2.4 Arsitektur Jaringan LTE Arsitektur jaringan LTE jika kita lihat sebenarnya cukup sederhana seperti dengan teknologi jaringan yang telah ada sebelumnya. Seperti pada gambar 2.4. Keseluruhan arsitektur LTE terdiri dari beberapa enodeb yang menyediakan akses dari UE ke E-Utran[7]. Gambar 2.4 Arsitektur LTE (V.S. Kusumo, dkk, 2015) E-UTRAN Jaringan Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) melakukan pemrosesan paket IP dikelola pada core EPC, memungkinkan waktu respons yang lebih cepat untuk penjadwalan dan transmisi ulang dan juga meningkatkan latency. Selain itu, throughput, RNC (Radio Network Controller), dan sebagian besar dari fungsionalitas RNC pindah ke enodeb yang terhubung

6 11 langsung ke evolved packet core[7]. E-UTRAN memiliki beberapa fungsi sebagai berikut : 1. Inter-cell Radio Resource Management (RRM) 2. Resource Block Control 3. Connection Mobility Control 4. Radio Admission Control 5. enb Measurement Configuration and Provisioning 6. Dynamic resource allocation (schedulling) enode-b Sebuah enode-b adalah bagian radio akses dari LTE. SetiapeNode-B setidaknya terdapat sebuah radio pemancar, penerima, bagiankontrol, dan power supply. Di samping radio pemancar, dan penerima, enode-b juga mempunyai resource management dan fungsi pengontrolan yang pada mulanya terdapat pada Base Station Controller (BSC) atau Radio Network Controller (RNC). Hal ini menyebabkan enode-b mempunyai kapabilitas untuk dapat berkomunikasi satu sama lain, yang pada akhirnya dapat mengeliminasi adanya Mobile Switching Center (MSC)[7], BSC/RNC. e-node B adalah untuk Radio Resorce Management, yaitu : 1. Radio Bearer Control: mengontrol dan mengawasi pengiriman pesan yang dibawa oleh sinyal radio. 2. Radio Admission Control: berperan dalam autentikasi atau mengontrol kelayakan pesan atau data yang akan melewati enodeb. 3. Connection Mobility Control: mengontrol atau mengatur pengkoneksian sesuai keinginan User Equipment (UE) EPC Untuk arsitektur jaringan LTE terdapat core network yang diusulkan 3GPP rel.8 dan disebut sebagai Evolved Packet Core (EPC)[7]. EPC didesain untuk beberapa hal, yaitu : 1. Kapasitas tinggi

7 12 2. All IPc 3. Mengurangi latencyd 4. Menurunkan biaya 5. Men-support aplikasi media dan real time Arsitektur Evolved Packet Core (EPC) terdiri dari beberapa bagian, seperti yang ditunjukkan oleh gambar 2.5. Gambar 2.5 Arsitektur Evolved Packet Core[7] Evolved Packet Core pada LTE adalah arsitektur jaringan yang telah disederhanakan, dirancang untuk seamless integrasi dengan komunikasi berbasis jaringan IP. Tujuan utamanya adalah untuk menangani rangkaian dan panggilan multimedia melalui konvergensi pada inti IMS. EPC memberikan sebuah jaringan all-ip yang memungkinkan untuk konektivitas dan peralihan ke akses teknologi lain, termasuk semua teknologi 3GPP dan 3GPP2 serta WiFi dan fixed line broadband seperti DSL dan GPON. 1. Serving Gateway (SGW) Serving Gateway (SGW) terdiri dari 2 bagian, yaitu :

8 13 S-GW S-GW digunakan untuk menghubungkan LTE dengan jaringan LTE. Untuk setiap UE yang terhubung dengan EPC akan terdapat S-GW khusus yang menangani beberapa fungsi seperti mobility anchor point untuk handover, charging, forwarding, packet routing, dan lain-lain PDN-GW PDN-GW (Packet Data Network Gateway) digunakan untuk menghubungkan LTE dengan jaringan non 3GPP. Merupakan bagian yang menyediakan akses dari UE ke Packet Data Network (PDN) dengan menetapkan alamat I dari PDN kepada UE disertai fungsi-fungsi lain. 2. Mobility Management Entity (MME) Mobility Management Entity (MME) terdapat interface yang menghubungkan EPC dengan enb adalah S1-MME[7]. MME memiliki beberapa fungsi sebagai berikut : Autentikasi pengguna (dengan bantuan HSS) Mengontrol fungsi signaling Mengatur mobilitas control plane antara LTE dengan 2G dan 3G access network Memperbarui temporary IP (location update) Memilih MME untuk handover dengan MME lain Memilih SGSN untuk handover dengan jaringan akses 2G atau 3G 3. Policy and Charging Rules Function (PCRF) Kemajuan yang ada pada realease 7 dari 3GPP dalam hal policy dan charging melahirkan definisi baru untuk sebuah aturan dalam konvergensi antar arsitektur jaringan untuk memungkinkan optimalisasi interaksi antara kebijakan (policy) dan aturan (rules). Pada R7 evolusi ini melibatkan node jaringan baru, yang dinamakan dengan PCRF (Policy and Charging Rules Function), yang merupakan gabungan dari Policy Decision Function (PDF) dan Charging Rules Function (CR)[7].

9 14 Sedangkan pada release 8 lebih meningkatkan fungsi PCRF dengan memperluas ruang lingkup Policy dan Charging Control (PCC) yaitu sebuah kerangka kerja yang digunakan untuk memfasilitasi akses non-3gpp ke dalam network (Wifi atau IP fix broadband). Dalam proses Control Policy dan Charging Enforcement Function (PCEF) yang berperan dalam mendukung pendeteksian aliran layanan data, policy enforcement dan aliran (flow) berbasis charging. Ada juga bagian yang dikenal dengan Application Function (AF) yang berfungsi untuk mengontrol beberapa fungsi fungsi policy dan charging dari jaringan luar yang akan masuk ke EPC. Seperti contoh pada IMS, AF dilaksanakan oleh Proxy Call Session Control Function (P-CSCF). PCRF merupakan bagian dari arsitektur jaringan yang mengumpulkan informasi dari dan ke jaringan, sistem pendukung operasional, dan sumber lainnya (seperti portal) secara real time, yang mendukung pembentukan aturan dan kemudian secara otomatis membuat keputusan kebijakan untuk setiap pelanggan aktif di jaringan. 4. Home Subcription Service (HSS) Home Subcription Service (HSS) merupakan tempat penyimpanan data pelanggan untuk semua data permanen user. HSS juga menyimpan lokasi user pada level yang dikunjungi node pengontrol jaringan, seperti MME. HSS adalah server database yang diperlihara secara terpusat pada premises home operator. HSS menyimpan copy master profil pelanggan, yang berkisaran informasi pelanggan tentang layanan yang layak untuk user tersebut, termasuk informasi tentang diijinkannya koneksi PDN, dan apakah roaming ke jaringan tertentu diijinkan atau tidak. Untuk mendukung antara mobility non 3GPP, HSS juga menyimpan identitas yang digunakan P-GW. Kunci permanen yang digunakan untuk menghitung pada arah Authentication yang dikirim ke jaringan yang dituju untuk authentication user dan memperoleh serangkaian kunci untuk enkripsi dan perlindungan secara integritas, disimpan pada Authentication Center (AuC), yang mana secara khusus bagian dari HSS. HSS melakukan koneksi dengan setiap MME pada semua jaringan, dimana UE diijinkan untuk berpindah. Pada tiap UE, HSS merekam pada MME suatu waktu, dan segera

10 15 melaporkan MME baru yang melayani UE tersebut, HSS akan membatalkan lokasi dari MME sebelumnya. 2.5 antena MIMO MIMO adalah Multiple-Input Multiple-Output, yang berarti bahwa sistem MIMO menggunakan lebih dari satu antena transmisi (Tx) untuk mengirim sinyal dengan frekuensi yang sama untuk lebih dari satu antena penerima (Rx)[10]. MIMO adalah bagian paling penting dari LTE untuk meningkatkan kecepatan transfer data dan kapasitas sistem secara keseluruhan. MIMO dapat berkembang dalam kondisi sinyal yang dipantulkan oleh lingkungan. Dibawah kondisi penyebaran, sinyal dari Tx yang berbeda akan menggunakan multiplepath untuk menuju user equipment (UE) pada waktu yang berbeda. Seperti terlihat pada gambar 2.6. Agar mencapai throughput yang diinginkan, dalam sistem LTE operatorharus mengoptimalkan kondisi multipath jaringan pada MIMO, baik itu rich scattering conditions dan SNR tinggi untuk setiap sinyal multipath. Proses optimalisasi ini membutuhkan pengukuran yang akurat dari berbagai kondisi multipath agar mencapai kondisi terbaik dan menghindari waktu serta biaya dari guesswork. Dengan pengukuran yang tepat, sistem MIMO yang optimal dapat memberikan throughput yang lebih baik tanpa tambahan biaya meskipun ada penambahan spektrum atau enodeb. Gambar 2.6 Antena MIMO 2Tx2Rx[10] 2.6 Major Quality of Services (QOS) KPI pada LTE Menurut Wardhana, L. dkk(2014) parameter Quality of Services KPI yang ada pada teknologi LTE terdiri atas 4 macam, yaitu sebagai berikut:

11 16 1. Accessbility Kemampuan user mengakses jaringan untuk menginisiasi komunikasi. Contoh pada jaringan 4G LTE yang termasuk dalam kategori Accessibility adalah ERAB Success Rate(%), LTE RRC Setup Success(%), Call Setup Success Rate(%), LTE Attach Success Rate(%), Services Request (EPS) Success Rate(%). 2. Retainability Bagaimana menjaga jaringan pada performansi bagus. Contoh pada jaringan LTE yang termasuk dalam kategori retainability adalah: Services Drop Rate(%). 3. Mobility Bagaimana pengguna dapat bergerak dengan mudah dari suatu tempat ke tempat lain tanpa terjadi pemutusan hubungan. Contoh pada jaringan LTE yang termasuk dalam kategori Mobility adalah Intra Freq HO Attemp Success Rate(%), Intra Freq HO Success Rate(%), dll 4. Integrity Bagaimana trafik besar di dalam jaringan, Contoh pada jaringan LTE yang termasuk dalam kategori integrity adalah sebagai berikut, MAC Troughput UL dan DL Avg (Kbit/s) dll G LTE Drive test Drive test merupakan salah satu bagian pekerjaan dalam optimalisasi jaringan radio. Drive test bertujuan untuk mengumpulkan informasi jaringan secara real di lapangan[7]. Berikut dibawah ini merupakan parameter yang digunakan dalam drive test Pada teknologi LTE. 1. RSRP (Reference Signal Received Power) Power dari sinyal reference, parameter ini adalah parameter spesifik pada Drive Test 4G LTE dan digunakan oleh perangkat untuk menentukan titik handover. Pada teknologi 2G parameter ini bisa dianalogikan seperti RxLevel sedangkan pada 3G dianalogikan sebagai RSCP[7]. Tabel 2.1 RSRP dan nilainya untuk parameter analisis drive test RSRP (dbm) Range Kategori RSRP >= -90 dan < 0 Good

12 17 < -90 dan > -110 Fair <= -110 dan >= -150 Poor 2. SINR (S/(I+N) (Signal Interference to Noise Ratio)) SINR Adalah perbandingan kuat sinyal di bandingkan noise background. Nilai SINR user pada perbatasan sel (cell edge) secara tidak langsung akan mempengaruhi throughput user, jika nilai SINR besar maka throughput juga besar akan tetapi jika SINR kecil maka nilai throughput semakin kecil[1]. Dimana nilai SINR dapat dihitung dengan Persamaan berikut. SINR= S = Mengindikasikan daya sinyal diinginkan untuk diterima pada UE I = daya sinyal yang di ukur atau sinyal interferensi dari cell cell yang lain. N = Mengindikasikan noise bacground, yang berkaitan dengan perhitungan bandwidth dan koefisien noiseyang diterima. Pada teknologi 2G parameter ini bisa dianalaogikan seperti RxQual, sedangkan pada 3G dianalogikan sebagai EcNo. Tabel dibawah ini menunjukkan contoh range SINR yang digunakan pada suatu operator. Tabel 2.2 SINR dan nilainya untuk parameter analisis drive test SINR (dbm) Range Kategori SINR >= 10 Good < 10 dan >= 0 Fair < 0 Poor 3. RSRQ (Reference Signal Received Quality) RSRQ adalah metrik kualitas sinyal spesifik sel. Serupa dengan RSRP, RSRQ digunakan terutama untuk memberikan rangking antar sel kandidat yang berbeda sesuai dengan kualitas sinyal mereka. rasio antara RSRP dan Received Signal Strength Indicator (RSSI). Seperti pada persamaan berikut : RB adalah resource Block dari bandwidth yang diukur. RSRQ dapat dibandingkan dengan Ec/No yaitu kualitas sinyal pada UMTS. Dalam praktiknya RSRQ merupakan hasil pengukuran RSRP dalam keadaan idle mode.

13 18 Tabel 2.2 RSRQ dan nilainya untuk parameter analisis drive test RSRQ (dbm) Range Kategori RSRQ >= -12 Good < -12 dan > -18 Fair < -18 Poor 4. Throughput Throughput pada drivetest LTE adalah nilai Kecepatan data (Kbit/s) dari UE ke EnodeB, Kita dapat menghitung 2 tipe Throughput yaitu Download dan Upload[11]. Akan tetapi, Untuk menyesuaikan dengan kebutuhan masyarakat biasanya kegiatan drive test dilakukan dengan menggunakan metode download.