Tugas Akhir Analisa Adaptive Multi Rate Untuk Meningkatkan Speech Quality Index Pada Sistem Jaringan GSM

Transkripsi

1 Tugas Akhir Analisa Adaptive Multi Rate Untuk Meningkatkan Speech Quality Index Pada Sistem Jaringan GSM Diajukan Oleh : Muhammad Nurdin NIM : Peminatan Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana 2007

2 LEMBAR PENGESAHAN Tugas Akhir dengan judul: Analisa Adaptive Multi Rate Untuk Meningkatkan Speech Quality Index Pada Sistem Jaringan GSM Yang diajukan oleh: Nama : Muhammad Nurdin NIM : Fakultas : Teknik Industri Jurusan/Peminatan : Teknik Elektro/Telekomunikasi Telah disetujui dan disahkan sebagai Tugas Akhir. JAKARTA, NOVEMBER 2007 DISAHKAN OLEH Pembimbing Kordinator Tugas Akhir ( Said Attamimi, Ir.MT ) ( Yudhi Gunardi, Ir.MT )

3 ABSTRAK Perkembangan jaringan GSM seiring dengan pertumbuhan pelanggannya membuat para operator jaringan GSM ini berlomba untuk memberikan layanan terbaik kepada para pelanggannya. Untuk dapat memberikan pelayanan dengan kualitas suara yang lebih baik dan menyediakan kapasitas jaringan yang lebih banyak tanpa perlu menginvestasikan lebih banyak perangkat, maka diterapkan fitur AMR pada sistem jaringan GSM. Fitur AMR ini dapat dengan mudah diimplementasikan pada jaringan GSM. Fitur AMR yang diterapkan dapat mengurangi level interference yang ada pada jaringan dengan merubah sistim pengkodean pada pemancaran sinyal dari Base Station (BTS) menuju Handphone. Pada saat kondisi jaringan sedang jelek dimana banyak error terjadi maka error correction diberikan lebih banyak dalam komunikasi antara BTS dan Handphone, sedangkan pada saat kondisi jaringan dalam keadaan bagus maka speech coding lebih banyak dipancarkan. AMR juga dapat merubah kapasitas netwok menjadi 2 kali lipat dengan membagi satu kanal pembicaaan (timeslot), sehingga dapat dipakai 2 pelanggan secara bersamaan, bagian dari fitur AMR ini dikenal dengan AMR Halfrate. Keuntungan yang dihasilkan dari penerapan AMR ini adalah adanya peningkatan kualitas suara pada sisi penerimaaan dan dapat mengurangi error rate akibat interferensi pada sistim jaringan radio. Selain dari kualitas suara yang lebih baik, keuntungan yang lainnya adalah peningkatan dari sisi kapasitas dari jaringan GSM tersebut.

4 ABSTRACT Growing up of GSM network and customer of mobile communication had make GSM operator to competed to give the best services for each customer. Be able to give services with good voice quality and large capacities without more investation equipment, GSM operator applying Adaptive Multi Rate (AMR) in GSM network system. AMR can reduced interference level in GSM network with changed coding system at signal transmit from Base Station (BTS) to Handphone (MS). When the network in bad condition with more error happened, more error correction has given from BTS to Handphone (MS) and when the network in good condition then more speech coding given from BTS to MS. AMR also increase capacity with one time slot used for two customer at the same time. It is call AMR Halfrate. The advantage from implementation of AMR is increasing voice quality in receiver side and can reduced error rate from interference at the network radio system and increasing capacities at GSM network.

5 BAB I PENDAHULUAN BAB I PENDAHULUAN 1. Latar Belakang Masalah Sarana komunikasi sudah menjadi kebutuhan masyarakat pada era informasi sekarang ini. Dalam rangka memberikan service yang terbaik kepada pelanggan, masing-masing penyedia jasa telekomunikasi berlomba-lomba untuk memperluas jangkauan serta meningkatkan kualitas jaringan. Untuk mendapatkan layanan suara yang baik, jernih dan berkualitas tinggi, operator telekomunikasi menggunakan fitur Adaptive Multi Rate (AMR). Fitur ini dapat meningkatkan performansi dengan sasaran peningkatan Speech Quality Index (SQI) dan mengurangi error akibat interferensi 2. Pokok Permasalahan Pokok permasalahan yang akan dibahas pada tugas akhir ini adalah rendahnya kualitas suara yang dihasilkan akibat dari error rate yang terdapat pada sistem jaringan GSM serta optimalisasi dalam penanganan C/I (carrier per interference). 1

6 BAB I PENDAHULUAN 3. Tujuan Penulisan Tujuan dari Tugas akhir ini adalah: Memberikan pertimbangan fitur adaptive multirate (AMR) terhadap peningkatan kualitas dan kapasitas kanal suara serta mengoptimalkan penanganan C/I (carrier per interference) pada sistem jaringan GSM. 4. Batasan Masalah Dalam penulisan skripsi ini penulis memberikan batasan masalah pada pengaruh penerapan fitur Adaptive Multirate (AMR) pada jaringan komunikasi GSM ini terhadap peningkatan kualitas suara dan penambahan kapasitas pada jaringan GSM, serta penanganan error rate yang disebabkan interferensi. 5. Metode Pendekatan Metode yang dipakai dalam penyusunan tugas akhir ini adalah dengan melakukan studi literatur dengan mempelajari buku referensi dan mencari data yang berkaitan dengan pembahasan skripsi AMR ini. Serta studi lapangan (observasi), yaitu secara langsung mengamati penerapan fitur AMR ini. 6. Sistimatika penulisan Pembahasan tugas akhir ini terdiri dari 5 (lima) bab, setiap bab membahas masalah masing-masing, namun setiap bab memiliki hubungan satu dengan yang lainnya dan pembahasan pada setiap sub bab untuk menambah pengertian dan maksud dari bab yang dibahas. Pada Bab I berisi pendahuluan yang berisi latar 2

7 BAB I PENDAHULUAN belakang, tujuan penulisan, batasan masalah, metodologi penulisan, dan sistimatika penulisan Tugas Akhir. Bab II berisi mengenai definisi telekomunikasi sistem GSM dan penjabaran umum dari sistem itu. Selain itu bab ini juga berisi tentang teori yang berhubungan dengan kanal logika, sedangkan apa yang dimaksud dengan AMR dan perancangannya akan diterangkan pada bab III. Selanjutnya pada bab IV akan membahas mengenai hasil dari penerapan AMR pada sistem jaringan GSM, serta perbedaan dari jaringan yang tidak menggunakan AMR. Serta kesimpulan akan dibahas pada bab V. 3

8 BAB II LANDASAN TEORI BAB II LANDASAN TEORI II.1 Global System for Mobile Communication GSM Global system for mobile (GSM) adalah suatu sistem standar untuk komunikasi bergerak yang dibuat oleh European telecommunication standards institute ETSI. Sistem GSM memiliki 3 subsistem yaitu Switching Subsystem (SSS), Base Station Subsystem (BSS), dan Operation support system (OSS). Gambar 2.1. Arsitektur GSM II.1.1 Switching Subsystem (SSS) Dalam bagian SSS inilah pusat kontrol dan fungsi-fungsi switching lainnya seperti interkoneksi dengan jaringan telekomunikasi lain (PSTN, ISDN, 4

9 BAB II LANDASAN TEORI PLMN), penyimpanan data pelanggan dan mengontrol hirarki dibawah bagian SSS (BSC dan BTS). II Mobile Services Switching Center (MSC) Mobile services switching center bertanggung jawab untuk membuat sambungan traffic channel kepada BSC, kepada MSC lain dan kepada jaringan lain seperti PSTN. Database dari MSC berisi informasi tentang pengarahan terhadap penyambungan traffic channel dan penanganan terhadap layanan dasar dan tambahan. II Home Location Register (HLR) Pada public land mobile network (PLMN), pelanggan bergerak tidak secara tetap terhubung dengan satu MSC melainkan bergantung pada lokasi dari pelanggan bergerak tersebut berada. Oleh karena itu PLMN memiliki komponen jaringan yang disebut Home location register yang mengatur data pelanggan. HLR adalah database dimana pelanggan bergerak dibuat, dihapus dan diblock oleh operator. HLR berisi seluruh identitas tetap pelanggan. Untuk database pelanggan GPRS disebut GPRS Register (GR) adalah pengembangan dari HLR. II Visitor Location Register (VLR) Database yang ada pada VLR berisi informasi tentang dimana si pelanggan berada atau si pelanggan berada diservice MSC yang mana. Data ini 5

10 BAB II LANDASAN TEORI dipergunakan dalam proses roaming subscriber pada MSC tertentu. Dan data tersebut diperlukan dalam proses call set-up. Karena data yang berada hanya data sementara yang didapat dari database HLR sebagai induk database dari seorang pelanggan. Pada dasarnya proses call set-up membutuhkan data dari HLR, VLR inilah tempat duplikat database subscriber dari HLR. II Authentication Center (AC) Fungsi utama dari AUC adalah untuk menyediakan paramater pembuktian yang akan diberikan kepada HLR. AUC juga merupakan tempat terjadinya proses enskripsi dimana proses ini diperlukan untuk keamanan operator dari penipuan atau nomor ganda. II Equipment Identification Register (EIR) EIR berfungsi sebagai database dari setiap terminal equipment (mobile station). Informasi database ini diperlukan untuk menghindari handphone dari kecurian atau hilang. Tapi pada dasarnya penggunaan EIR ini dinilai tidak menguntungkan jika dilihat dari sisi operator, karna setiap pemakai jasa telekomunikasi selular harus mendaftarkan nomor identitas handphone (IMEI). II.1.2 Base Station Subsystem (BSS) Base station subsystem merupakan fungsional dari kegiatan yang berhubungan dengan radio dan air interface seperti interface antara jaringan radio GSM dengan mobile unit atau handphone, handover panggilan yang sedang 6

11 BAB II LANDASAN TEORI berjalan antar cell, managemen dan administrasi konfigurasi cell database dan hardware. BSS terdiri dari 3 komponen jaringan yaitu Base Station Controller (BSC), Transcoder (TRC) dan Radio Base Station (RBS). II Base Station Controller (BSC) Sebagai pusat koordinasi kegiatan antara TRC (Transcoder Controller) dan RBS (Radio Base Station). Fungsi dari BSC itu sendiri adalah memonitor utilisasi dari pemakaian radio recources supaya dapat dipakai maksimal dan efisien. II Transcoder Controller (TRC) TRC menyediakan kapasitas TRAU (Transcoder Unit) yang digunakan untuk kanal pembicaraan. TRC juga merubah 64 Kbps yang berasal dari MSC menjadi 16 Kbps yang menuju arah RBS. II Radio Base Station (RBS) RBS sebagai interface antara mobile station (handphone) dengan jaringan GSM yang memiliki fungsi mentransmisikan gelombang radio melalui antenna serta mendeteksi permintaan kanal yang berasal dari MS (Mobile Station). II.1.3 Operation Support System (OSS) OSS atau yang lebih dikenal dengan Operation and Maintanance Centre (OMC) merupakan pusat monitor untuk mengontrol kerja dari BSS dan SSS. Event-event yang terjadi pada sub-system BSS maupun OSS dapat ter-record oleh OMC. Disini juga tempat input database software (patch, correction, create 7

12 BAB II LANDASAN TEORI subscriber dll) maupun hardware (create managed object, BTS, transcoder). Secara fungsionalnya OSS dibagi menjadi 4 bagian. II Fault Management (FM) Fault Management mengumpulkan data alarm dari setiap network element,baik alarm harware maupun software corrupt. Dan apabila ada kerusakan yang dapat diselesaikan secara software maupun database, maka di OMC sebagai tempat perbaikan masalah tersebut. II Configuration Management (CM) Berisikan databasa konfigurasi dari jaringan yang ada. Dari CM ini dapat dimasukan database yang baru maupun untuk menambahkan atau menghapus database yang ada. Seperti pembangunan BTS baru yang memerlukan database cell, TRX dan Managed Object lainnya. II Performance Management (PM) Performance Management (PM) berfugsi untuk mengetahui performansi jaringan dari segi kualitas suara, dropcall, availability BTS dan processor load. Sehingga dengan adanya PM ini pelayanan kepada pelanggan bisa lebih ditingkatkan dengan terciptanya kualitas jaringan yang bagus dan perangkat yang handal. 8

13 BAB II LANDASAN TEORI II Security Management (SM) Pada tingkat mangement ini membuat setiap orang mempunyai level user yang berbeda-beda, supaya keamanan database jaringan lebih terkendali. Security mangement yang dimaksud disini adalah input command kedalam BSS atau SSS. II.2 Proses Proses Komunikasi dalam Jaringan GSM Proses komunikasi yang dilakukan oleh Mobile Station dengan jaringan GSM terbagi menjadi tiga keadaan yaitu idle mode, call setup, dan busy mode. II.2.1 Idle Mode Idle mode adalah kondisi saat MS tidak melakukan komunikasi, tetapi tetap ON. Pada kondisi ini jaringan melalui BTS tetap memberikan informasi yang diperlukan oleh MS seperti identifikasi dari operator, ijin akses kejaringan, BTS yang melayani, frekuensi yang dipergunakan dalam cell tersebut. MS juga memberikan informasi kepada jaringan yang berisi tentang data pengukuran yang dilakukan MS (level dan kuwalitas sinyal dari BTS yang melayani serta BTS-BTS terdekat). II.2.2 Call Setup Call setup adalah proses ketika MS mulai melakukan panggilan. Proses yang terjadi disini dimulai dari MS minta ijin akses kejaringan dengan menggunakan Random Access Channel (RACH), lalu jaringan mengalokasikan kanal untuk signaling selanjutnya melalui Access Grant Channel (AGCH). Proses 9

14 BAB II LANDASAN TEORI berikutnya dilakukan oleh SDCCH dengan mengantar MS menuju kanal traffic. Disini terjadi pemberitahuan kepada jaringan tetang lokasi MS sekarang dan identifikasi pelanggan untuk berkomunikasi. Proses call setup diatas disebut Mobile Originating (MOC), karena MS berinisiatif mengadakan komunikasi atau MS memanggil MS lain. Jika MS dipanggil oleh MS lain maka proses call setup nya disebut Mobile Terminating (MOT). Pada MOT jaringan memberitahu MS bahwa ada panggilan dengan menggunakan Paging Channel (PCH). II.2.3 Busy Mode Dedicated mode/busy mode adalah saat MS melakukan komunikasi setelah jaringan memberikan satu Traffik Channel (TCH) ke MS dan MS bisa mengadakan komunikasi, SACCH akan tetap menyertai TCH pada busy mode untuk mengawasi pergerakan pelanggan dan status proses komunikasi yang terjadi. II.3 Handover Cell Pengertian handover secara umum adalah pindah cell selagi berhubungan atau berkomunikasi (busy mode). Handover diperlukan untuk menjaga kontinuitas hubungan pada sistem bergerak seluler yang dikendalikan oleh MSC. Dengan adanya handover setiap MS dapat berubah posisi selama melakukan pembicaraan, sehingga pada suatu saat terjadi pengalihan dari satu BTS ke BTS lain. 10

15 BAB II LANDASAN TEORI Pada jaringan GSM pelaksanaan handover dilakukan secara otomatis oleh sistem itu sendiri. MS secara kontinu memonitor kuwat signal dan kwalitas transmisi dari traffic channel yang digunakan dan juga memonitor kekuatan maupun kwalitas dari kanal traffic lainnya. Demikian juga halnya BTS memonitor signal received dari mobile station, dan data-data ini akan disampaikan ke BSC sebagai controller untuk menganalisa dan memutuskan pelaksanaan handover. Handover secara umum disebabkan oleh: Level terima sinyal uplink (UL_RXLEV) terlalu rendah Level terima sinyal downlink (DL_RXLEV) terlalu rendah BER (Bit Error Rate) uplink (UL_RXQUAL) terlalu tinggi BER (Bit Error Rate) downlink (DL_RXQUAL) terlalu tinggi Jarak MS dan BTS (DISTANCE) terlalu jauh Berdasarkan lokasi keputusan dan perintah handover, handover dibagi menjadi dua yaitu: Internal handover (dikontrol oleh BSC) Intra-cell handover adalah handover antara cell-cell dalam satu BTS dan BSC yang sama. Inter-cell handover adalah handover antara cell dalam BTS yang berbeda namun masih dalam BSC yang sama. External handover (dikontrol oleh MSC) Intra MSC handover adalah handover cell pada BTS dan BSC yang berbeda namun masih dalam MSC yang sama. 11

16 BAB II LANDASAN TEORI Inter MSC handover adalah handover cell pada BTS,BSC dan MSC yang berbeda namun dalam jaringan yang sama. Gambar 2.2 Macam-Macam Handover II.4.1 Frequency Division Multiple Access (FDMA) FDMA adalah sistem multiple access yang menempatkan seorang pelanggan pada sebuah kanal berbentuk pita frekuensi (frequency band) komunikasi. Gambar 2.3 Pembagian Frekuensi pada FDMA 12

17 BAB II LANDASAN TEORI Seperti ditunjukan pada gambar 2.3, Jika satu pita frekuensi dianggap sebagai satu jalan, maka FDMA merupakan teknik "satu pelanggan, satu jalan". Pada saat pelanggan A sedang menggunakan jalan itu, maka pelanggan lain tidak dapat menggunakan sebelum pelanggan A selesai. Jadi, kalau dalam waktu yang bersamaan ada 100 pelanggan yang ingin berkomunikasi dengan rekannya, maka sudah tentu diperlukan 100 pita frekuensi. Kalau setiap pita memerlukan lebar 30 Kilo Hertz (khz) dan frekuensi yang digunakan berawal dari 890 Mega Hertz (MHz), maka: Pita frekuensi kanal 1 mulai dari 890 MHz hingga 890,030 Mhz Pita frekuensi kanal 2 mulai dari 890,030 MHz hingga 890,060 MHz Pita frekuensi kanal 3 mulai dari 890,060 MHz hingga 890,090 MHz dan seterusnya. Sedangkan lebar total seluruh pita yang digunakan adalah: 100 x Hz = Hz = 3 MHz. Artinya, jika frekuensi yang digunakan mempunyai batas bawah 890 MHz, maka batas atasnya adalah 893 MHz. Akan tetapi, frekuensi yang tersedia untuk komunikasi bergerak dibatasi oleh peraturan yang ada karena frekuensi-frekuensi lain pasti digunakan untuk jatah keperluan yang lain pula. Sementara jatah frekuensi yang ada pun harus dibagi antar penyelenggara telepon seluler. Karena itu, untuk memperbanyak kapasitas dengan jumlah kanal yang terbatas, digunakan trik-trik tertentu sesuai dengan strategi si penyelenggara. 13

18 BAB II LANDASAN TEORI II.4.2 Time Division Multiple Access (TDMA) Berbeda dengan FDMA yang memberikan satu pita frekuensi untuk dipakai satu pelanggan, TDMA memberikan satu pita frekuensi untuk dipakai beberapa pelanggan seperti ditunjukan pada gambar 2.4. Gambar 2.4 Pembagian slot-slot waktu pada TDMA Jadi kanal-kanal komunikasi dirupakan dalam bentuk slot-slot waktu. Slot waktu adalah berapa lama seorang pelanggan mendapat giliran untuk memakai pita frekuensi. Satu slot waktu digunakan oleh satu pelanggan. Slot-slot waktu ini dibingkai dalam satu periode yang disebut satu frame. Jadi misalkan ada 10 pelanggan yang masing-masing adalah A, B, C, D, E, F, G, H, I, dan J, maka dalam satu frame terdapat 10 slot waktu yang merupakan giliran tiap pelanggan untuk menggunakan pita frekuensi yang sama. Proses komunikasi multi-access dilakukan dengan menjalankan frame ini berulang- ulang sehingga akan muncul urutan giliran pemakaian saluran seperti: A-B-C-D-E-F-G-H-I-J-A-B-C-D- E-F-G-H-I-J-A-B-C-dan seterusnya. Tentu saja 14

19 BAB II LANDASAN TEORI harus ada pembatasan jumlah pelanggan yang menggunakan satu pita frekuensi ini. Jika tidak dibatasi, periode frame akan terlalu panjang dan akibatnya timbul komunikasi terputus-putus yang mengganggu pembicaraan. Karena sifatnya yang tidak kontinyu (tidak terjadi pemakaian pita frekuensi terus menerus oleh satu pelanggan dalam satu periode pembicaraan), maka teknik TDMA hanya dapat mengakomodasi data digital atau modulasi digital. Sehingga sinyal-sinyal analog yang akan dikirim, harus diubah menjadi format digital dahulu. II.4.3 Code Division Multiple Access (CDMA) Teknik CDMA adalah temuan yang lebih baru dibandingkan dengan FDMA dan TDMA. Teknik CDMA berawal pada tahun 1949 ketika Claude Shannon dan Robert Pierce (yang banyak jasanya untuk kemajuan teknologi telekomunikasi saat ini) menyampaikan ide dasar CDMA. Teknik ini merupakan temuan yang brilian karena kanal yang satu dengan lainnya tidak dibedakan dari frekuensi/fdma atau waktu/tdma yang secara awam lebih mudah dipahami, melainkan dengan perbedaan kode. Jadi pada CDMA, seluruh pelanggan menggunakan frekuensi yang sama pada waktu yang sama. 15

20 BAB II LANDASAN TEORI Gambar 2.5 Pembagian code-code pada CDMA Salah satu sifat CDMA adalah kemampuannya untuk tahan terhadap jamming (penutupan oleh sinyal yang lebih kuat) pada pita frekuensi sempit. Hal ini terjadi karena jamming pada pita frekuensi sempit itu tidak akan mengganggu sinyal-sinyal CDMA yang tersebar di pita frekuensi lain. Biar begitu jika diterapkan pada telepon seluler, CDMA mempunyai masalah yang disebut near-far problem. Masalah ini terjadi akibat pemakaian pita frekuensi yang sama pada waktu yang sama. Akibatnya, pelanggan yang paling dekat dengan base station (BTS) akan mendominasi BTS karena sinyalnya diterima (oleh BTS) paling besar dibandingkan dengan pelanggan lain yang jaraknya lebih jauh. Bagi pelayanan yang baik, hal itu tidak diharapkan. Untuk mengatasinya dipakailah teknik power control. Teknik ini menyebabkan BTS memerintahkan ponsel pelanggan untuk mengurangi daya pancar (secara otomatis) ketika sinyalnya diterima paling besar. Sehingga seluruh pelanggan di areal cakupan BTS akan diterima dengan besar sinyal yang sama. 16

21 BAB II LANDASAN TEORI II.5 Kanal Logika II.5.1 Konsep Kanal GSM 900 mempunyai kanal sebesar 124 carrier, pada GSM1800 mempunyai kanal 374 carrier dan pada GSM 1900 memliki kanal 299 carrier. Pada konsep kanal,1 carrier frekuensi berisi 8 timeslot, maka kapasitas kanal yang tersedia dalam masing-masing band adalah: 124 x 8 = 992 kanal traffic pada GSM x 8 = 2992 kanal traffic pada GSM x 8 = 2392 kanal traffic pada GSM 1900 Pembagian frekuensi pada GSM menurut standar internasional adalah sebagai berikut. Tabel 2.1 Band Frekuenci GSM GSM 900 MHz DCS 1800 MHz PCS 1900 MHz Uplink MHz MHz MHz Downlink MHz MHz MHz Uplink frekuensi adalah frekuensi yang digunakan oleh MS menuju BTS, sedangkan downlink adalah frekuensi yang digunakan BTS menuju MS. Dipisahkannya kanal frekuensi antara downlink dan uplink adalah untuk menghindari adanya interferensi. Satu kanal pada TDMA (time division multiple access) merupakan pembawa yang ditunjuk sebagai physical channel. Kanal fisik (physical channel) 17

22 BAB II LANDASAN TEORI tersebut dikirim dari BTS ke MS sesuai dengan variasi informasi yang dibutuhkan oleh MS agar komunikasi dapat terhubung dengan baik. Kanal logika ini yang terdiri dari 12 jenis kanal ini berfungsi untuk proses komunikasi antar MS dengan jaringan radio GSM, seperti untuk membuat panggilan, handover dan pemilihan kandidat cell. Sebagai contoh kanal logical yang digunakan dalam berbicara adalah jenis traffic channel (TCH). II.5.2 Kanal Traffic Setelah semua prosedur call setup telah selasai dilakukan pada physical kanal maka Mobile station ditempatkan pada TCH dan melakukan pembicaraan pada nomor yang dituju. Ada tiga tipe TCH, yaitu: Full rate (TCH) Memancarkan full rate 16 Kbps dengan perincian untuk pembicaraan (speech) dan data sebesar 13 Kbit/s, dan 3 Kbps dipergunakan sebagai bit controller (bit pengontrol). Full rate banyak dipergunakan oleh operator karena memiliki kuwalitas suara dan penyaluran data yang bagus. Half rate (TCH/2) Memancarkan kanal untuk suara 6,5 Kbps. Dua kanal half rate dapat berbagi dalam satu kanal TCH full rate. Kualitas suara yang dihasilkan half rate lebih jelek bila dibandingkan dengan full rate, alasan operator memakai half rate adalah meningkatkan kapasitas dari suatu area yang tidak dimungkinkan lagi untuk ditambah dari 18

23 BAB II LANDASAN TEORI segi hardware. Dengan memakai half rate satu PCM 30 dapat menyediakan 160 kanal traffic Enhanced full rate (EFR) Menyedakan kualitas suara lebih sempurna walaupun total bandwith yang dipergunakan sama dengan full rate yaitu 16 Kbps. Namun EFR terdiri dari 12,2 Kbps yang dipergunakan untuk suara atau data dan 3,8 Kbps diperguanakan untuk pengontrol. Dipergunakannya EFR biasanya untuk meningkatkan dan memperbaiki kualitas data. II.5.3 Kanal Kontrol (Signalling) Pada saat mobile station dihidupkan, maka MS mencari sinyal BTS untuk masuk kedalam jaringan operator sesuai dengan kartu SIM yang terpasang pada Mobile Equipment si pelanggan. MS akan memeriksa semua frekuensi yang ada, setelah MS menemukan frekuensi carrier yang terkuat, MS masih harus memeriksa apakah ini frekuensi kanal control, karena yang dibutuhkan MS adalah informasi yang disediakan oleh kanal control yang disebut BCCH (Broadcast Control Channel). Frekuensi yang dibawa BCCH berisi informasi yang diperlukan MS, identitas LAC (location area code), informasi sinkronisasi dan identitas network. Tanpa informasi tersebut MS tidak bisa masuk kedalam network operator tersebut. Informasi yang dikirim MS dipancarkan oleh BTS dalam interval yang berurutan. 19

24 BAB II LANDASAN TEORI II Broadcast Channel (BCH) Frequency Correction Channel (FCCH) Dipancarkan oleh BTS menuju MS (downlink), informasi yang dikirim berupa frekuensi carrier dari cell tersebut, sedangkan MS mengidentifikasikan BCCH informasi yang dikirim dan melakukan sinkronisasi dengan frekuensi yang sudah terdaftar oleh MS. Syncronization Channel (SCH) Dipancarkan oleh BTS menuju MS (downlink), berisi informasi mengenai struktur TDMA yang dimiliki cell (nomor frame) dan memberikan infromasi tentang identitas BTS atau yang lebih dikenal dengan Base Station Identity Code (BSIC). Broadcast Control Channel (BCCH) Dipancarkan oleh BTS menuju MS (downlink), BTS mengirimkan BCCH yang berisi informasi mengenai Location Area Identity (LAI), batas toleransi power keluaran maksimal pada cell tersebut dan identitas dari BCCH carrier cell neighbour. MS menerima LAI dan mengirim sinyal ke BSC-MSC sebagai jawaban dari prosedur location update. MS juga menset keluaran power level sesuai informasi yang dikirimkan oleh BTS dan menyimpan daftar frekuensi pembawa yang diberikan sebagai referensi yang digunakan untuk proses handover. Walaupun MS telah selesai menganalisa informasi dari BCH dan telah cukup informasi untuk dapat melakukan komunikasi dengan jaringan operator, tetap saja 20

25 BAB II LANDASAN TEORI proses membaca FCCH, SCH, dan BCCH tersebut dilakukan jika MS akan pindah cell atau handover ke cell lain. II Common Control Channel (CCCH) Common Control Channel (CCCH) diperlukan pada saat pelanggan mobile akan membuat panggilan maupun menerima panggilan. Paging Channel (PCH) PCH dikirimkan secara downlink poin to poin, BTS mengirimkan paging untuk mengindikasikan adanya sebuah panggilan atau short message (SMS), paging tersebut berisi identitas nomor pelanggan yang akan dipanggil oleh network operator. Pada interval waktu tertentu MS akan mendengarkan PCH yang dikirimkan oleh MSC melalui BSS fungsional, jika paging yang dikirimkan adalah nomor pelanggan yang ada dalam cell tersebut, maka MS akan menjawab dengan mengirim signalling channel RACH (random access channel). Random Access Channel (RACH) MS mengirim RACH kepada BTS sebagai jawaban dari paging yang dikirim kesuatu Location Area tertentu. Isi dari RACH itu adalah meminta BSC untuk menyediakan kanal signalling SDCCH (slow dedicated control channel) supaya MS dapat menerima panggilan tersebut ataupun pesan singkat (SMS). 21

26 BAB II LANDASAN TEORI Access Grant Channel (AGCH) Dikirimkan dari BTS ke MS (downlink) secara poin to poin yaitu BTS mengirimkan informasi itu menuju MS yang sesuai dengan nomor yang ada diinformasi tersebut. AGCH menyediakan signalling SDCCH untuk MS dan tugas MS menerima SDCCH dan mendudukinya untuk mendapatkan panggilan maupun SMS. II Dedicated Control Channel (DCCH) Standalone Dedicated Control Channel (SDCCH) Pengiriman bias secara uplink maupun downlink dan poin to poin, pada saat pelanggan ingin melakukan panggilan maka BSC menyediakan kanal signalling SDCCh untuk mengantarkannya ke kanal traffic, SDCCH juga digunakan dalam pengiriman pesan singkat (SMS). MS akan mendapatkan kanal SDCCH dan melakukan call setup. Slow Associated Control Channel (SACCH) SACCH dipergunakan baik oleh MS maupun BTS. Jika dipergunakan oleh MS ke BTS untuk mendapatkan laporan pengukuran tetang output power yang harus dikeluarkan MS, MS juga meminta list dari neighbour cell sekitar. Pada sis downlink BTS mengirimkan informasi power yang harus dikeluarkan MS. 22

27 BAB II LANDASAN TEORI Fast Associated control channel (FACCH) FACCH dikenal dengan keadaan mencuri (stealing mode), dimana dalam keadaan busy mode, setiap 20 ms BTS mengukur cell neighbour, untuk mencari cell yang lebih baik dari segi kualitas sinyal level dan timing advanced. Cell Broadcast Channel (CBCH) CBCH dipergunakan oleh operator untuk menampilkan pesan singkat pada layer mobile equipment pelanggan contoh : HUT 12 Thn Telkomsel, fasilitas CBCH ini dapat berupa iklan maupun informasi tempat sekitar, CBCH menduduki satu sub timeslot pada kanal SDCCH. II.6 Cellular Network Key Performance Indicator (KPI) II.6.1 Speech KPI Performansi dari cellular radio network khususnya speech services dapat diukur menggunakan multiple different key performance indicator (KPI), indicator dari KPI dapat diambil dari drive test atau dari statistic network management system (NMS). Umumnya operator seluler mengukur dan membenchmark performance network mereka menggunakan BER dan dropped call rate (DCR) untuk menghitung speech quality dan rata-rata lost connection. Apalagi call success rate (CSR) dan handover success rate (HSR) juga digunakan untuk mengukur 23

28 BAB II LANDASAN TEORI performance dari signalling channel yang berhubungan dengan call originating dan handover. II.6.2 CSR (Call Success Rate) CSR merupakan perbandingan antara call answered yaitu perhitungan pada saat B number menggangkat panggilan telepon dan mulai berbicara dengan A number. Sedangkan Call atempt adalah call yang dibangkitkan oleh pemanggil sejak pesawat call set-up berlangsung. Call Answered SCR = X 100 %.. (2.1) Call Attempt II.6.3 SDCCH Drop Rate dan Handover Failure Rate SDCCH drop rate merupakan perhitungan antara jumlah SDCCH yang mengalami kegagalan dibandingkan dengan jumlah total attempt SDCCH. SDCCH merupakan kanal yang digunakan untuk membuat call set up sebelum mendapatkan kanal trafik. SDCCH drop rate dirumuskan sebagai berikut, Jumlah Kegagalan SDCCH SDCCH Drop Rate = X 100 %.. (2.2) Total SDCCH attempt Sedangkan Handover Failure merupakan persentasi jumlah kegagalan handover untuk pindah ke cell tetangganya dibandingkan dengan total handover yang terjadi. Handover failure rate dirumuskan dengan, Jumlah kegagalan Handover Handover Faiure Rate = X 100 %... (2.3) Total Handover 24

29 BAB III KONSEP DAN PERANCANGAN ADAPTIF MULTIRATE (AMR) BAB III KONSEP DAN PERANCANGAN ADAPTIVE MULTIRATE (AMR) III.1 KONSEP AMR Adaptive multirate adalah fitur pada BSC ERICSSON release 10, pada proses pengkodean kanal dan suara untuk Halfrate dan Fullrate. Konsep dasar dari AMR ini adalah memberikan lebih banyak channel coding pada saat C/I rendah dan sebaliknya akan meningkatkan speech coding dan mengurangi channel coding pada saat C/I tinggi. Fitur AMR menawarkan kualitas suara yang bagus untuk pengguna AMR mobil dinetwork GSM. Tingginya kualitas suara ini juga diperkuat oleh bagusnya kualitas sinyal pada batas cell, sehingga dapat memperkuat coverage area. Interference yang selalu menjadi masalah dalam cell-planner juga dapat diatasi oleh AMR, karena AMR dapat mentolelir lebih banyak interference dari pada speech codec yang lama, ini membuat trafik lebih tinggi dan menuju kapasitas yang lebih besar. Peningkatan speech quality dibagi menjadi 2 bagian, dan pembagian ini yang membuat banyak operator sangat tertarik untuk menerapkan fitur ini. Peningkatan yang pertama adalah pada kanal fullrate atau biasa disebut Robust FR, kanal Robust FR yang menyediakan speech quality yang tinggi pada saat C/I rendah atau interference tinggi, karena pada saat kanal FR diberikan, network akan memberikan error correction yang terangkum dalam channel coding sehingga dapat membuat noise yang dihasilkan oleh interference dapat berkurang 25

30 BAB III KONSEP DAN PERANCANGAN ADAPTIF MULTIRATE (AMR) dan membuat speech quality tinggi pada saat C/I rendah. Peningkatan yang kedua yang dihasilkan AMR adalah pada saat network memberikan kanal Halfrate, yaitu suatu keadaan dimana setelah BTS dan MS mengukur uplink dan downlink lalu memberikan kanal AMR HR pada pelanggan. Keuntungan dari kanal AMR HR ini adalah memiliki codec halfrate yang lebih baik dari pada yang ada dinetwork yang belum memakai AMR. Dengan codec halfrate ini maka pelanggan akan mendapatkan hasil pengkodingan yang bagus sehingga berpengaruh pada rendahnya noise dan peningkatan kualitas suara. Keuntungannya bagi operator adalah meningkatnya kapasitas dari kanal suara. Baik BTS (uplink) maupun MS (downlink) secara terus menerus dan berkesinambungan mengukur kualitas radio atau carrier per interference (C/I) dan berdasarkan dari pengukuran inilah codec rate disesuaikan dengan level interference yang terjadi pada MS dan BTS. III.1.1 Jenis Codec Rate pada AMR Code rate pada AMR terbagi menjadi 8 bagian, codec rate yang dimaksud disini adalah pembagian dalam satu kanal suara yang diberikan kepada pelanggan untuk berkomunikasi dengan network GSM dari suatu operator. AMR dapat mengubah codec rate pada saat pembicaraan sedang berlangsung atau busy mode. Proses penentuan codec rate pada AMR ini yang akan menentukan berapa pembagian dalam satu kanal suara antara data dan error correction, karena seperti telah dibahas sebelumnya bahwa fitur AMR ini akan memperbanyak error correction pada saat carrier per interference rendah yaitu suatu keadaan dimana 26

31 BAB III KONSEP DAN PERANCANGAN ADAPTIF MULTIRATE (AMR) level interference sangat tinggi sehingga kualitas sinyal akan turun. Dan akan mengurangi error correction bit pada saat kualitas suara bagus atau carrier per interference tinggi sehingga BTS akan menambahkan bit data atau speech yang tinggi. Gambar 3.1 AMR codec rate Pada gambar 3.1 dijelaskan tentang pembagian jumlah error correction dan speech yang diberikan pada satu code mode. Pada air interface total kanal yang diberikan pada fullrate adalah 22,8 Kbps. Lalu jumlah ini dibagi menjadi 2 bagian yaitu error correction dan speech. Besarnya perbandingan antara error correction (channel coding) dengan speech coding ditentukan oleh besarnya level interference. Menurut standar GSM codec mode 12,2 Kbps dan 10,2 Kbps hanya bisa digunakan oleh kanal fullrate dan 6 lainnya bisa digunakan baik halfrate atau fullrate pada air interface. Kecuali 7,95 Kbps yang tidak dapat dimasukan pada 27

32 BAB III KONSEP DAN PERANCANGAN ADAPTIF MULTIRATE (AMR) kanal HR karena besarnya kanal pada multiplexing HR a-bis interface adalah 8 Kbps dan codec mode ini tidak akan bisa dipakai pada kanal tersebut. Saat call setup atau mobile station mengakses jaringan radio GSM, sebagai contoh ketika melakukan panggilan (Originating call), jaringan akan menentukan kanal yang akan dipakai oleh pelanggan yang membuat call setup tersebut. Pelanggan ini akan mendapatkan kanal fullrate atau halfrate tergantung dari hasil pengukuran antara MS dan BTS (uplink dan downlink). Hasil pengukuran yang dimaksud disini adalah BTS dan MS saling memberi informasi tentang level interference, kuat sinyal dan kualitas suara. III.1.2 Penentuan Active Codec Set (ACS) Penentuan codec set dipakai pada saat pelanggan melakukan call setup atau pada perpindahan (handover). Suatu codec set yang dapat terdiri dari 4 codec mode hanya dapat menggunakan satu kanal yang sama yaitu fullrate atau halfrate. Pemilihan codec mode dalam satu codec set tergantung dari pengukuran antara BTS dan MS. Dalam satu ACS terdiri dari 8 (5 untuk AMR HR) codec rate seperti yang terlihat pada gambar 3.1 dan bisa berisi 4 codec mode dengan memakai kanal yang sama (FR atau HR). Codec mode pada sebuah active codec set dapat didefine menurut range C/I. CODEC_MODE_1 adalah jenis codec mode dengan kondisi bit rate terendah, CODEC_MODE_2 diset sebagai terendah kedua apabila dalam ACS terdapat lebih dari satu mode, CODEC_MODE_3 mewakili mode terendah ketiga dimana 28

33 BAB III KONSEP DAN PERANCANGAN ADAPTIF MULTIRATE (AMR) ACS memasukan lebih dari 2 mode, sedangkan CODEC_MODE_4 dikategorikan sebagai mode tertinggi apabila dalam ACS terdapat lebih dari 4 mode. Untuk setiap codec set yang telah didefine sebelumnya (dua untuk kanal HR dan dua untuk kanal FR) pada kedua kanal itu ada batas threshold yang menentukan codec mode yang harus digunakan untuk C/I tertentu (Channel Quality). Untuk menghindari pergantian antar dua codec mode secara cepat (pingpong) maka dibuat batas hysteresis untuk keputusan perpindahan antara codec mode. Threshold (THR) yang diberikan sebagai nilai absolute antara 0 63 yang mewakili nilai C/I adalah sebagai berikut: THR 0 = 0,0 db THR 1 = 0,5 db THR 2 = 1,0 db : : dst THR 62 = 31,0 db THR 63 = 31,5 db 1,2 atau 3 Threshold atau batas ditentukan tergantung jumlah dari codec mode dalam ACS. Nilai hysterisis (HYST) diberikan dalam nilai absolute antara 0 15 dan dikodekan sebagai berikut: HYST 0 = 0,0 db HYST 1 = 0,5 db 29

34 BAB III KONSEP DAN PERANCANGAN ADAPTIF MULTIRATE (AMR) HYST 2 = 1,0 db :: Dst :: HYST 14 = 7,0 db HYST 15 = 7,5 db 1,2 atau 3 nilai hysterisis harus ditentukan tergantung dari jumlah codec mode dalam ACS. Gambar 3.2 penentuan batas threshold dan nilai hysteresis Dari gambar 3.2 menunjukan definisi dari penentuan threshold, hysterisis dan batas kerja dari codec mode pada suatu ACS. Keputusan threshold yang lebih rendah untuk switching dari yang codec rate lebih tinggi ke yang lebih rendah diberikan oleh salah satu dari THR_1,THR_2, atau THR_3. sebagai contoh pada saat C/I berada dibawah THR_3, maka codec mode 3 (CODEC_MODE_3) akan 30

35 BAB III KONSEP DAN PERANCANGAN ADAPTIF MULTIRATE (AMR) dipilih untuk beroperasi daripada codec mode 4 (CODEC_MODE_4). Jumlah dari nilai threshold dan nilai hysterisis merupakan batas atas threshold antara dua codec mode. Contohnya pada saat C/I melebihi THR_3 + HYST_3 codec mode 4 (CODEC_MODE_4) akan beroperasi daripada codec mode 3 (CODEC_MODE_3). Hal ini memungkinkan untuk mengubah codec mode setiap detik dari speech frame tapi hanya menuju ke nilai tinggi yang terdekat atau lebih rendah pada codec rate. Berbedanya codec mode dalam ACS dapat digunakan pada uplink dan downlink. Perubahan pada codec mode dalam suatu set disebut Fast Codec Mode Adaptation. Gambar 3.3 Pembagian codec set pada sistem ericsson Ada beberapa macam codec set yang tersedia pada fitur AMR seperti terlihat pada gambar 3.3, tetapi PT. Ericsson memberikan rekomendasi menggunakan codec set 2 pada halfrate dan fullrate. Rekomendasi ini diberikan setelah melakukan beberapa percobaan dan menghasilkan peningkatan level kualitas suara yang maksimal. Codec set 2 juga dipilih karena dapat menghasilkan suara yang bersih dengan latar belakang noise yang besar dan secara keseluruhan lebih baik 31

36 BAB III KONSEP DAN PERANCANGAN ADAPTIF MULTIRATE (AMR) dibandingkan dengan codec set lainnya. Hal ini dibuktikan dengan hasil pengukuran bahwa codec set 2 dapat menghasilkan penyimpangan yang sangat kecil dari level performansi AMR dan juga pada saat yang bersamaan AMR dapat menambah kapasitas kanal yang tersedia. III.1.3 Konfigurasi Multirate Saat call setup dan handover codec set yang akan digunakan dikirimkan dari BTS menuju MS dan kembali ke BTS bersamaan dengan keputusan batas threshold dan nilai hysterisis. Jenis codec set uplink dan downlink (termasuk threshold dan nilai hysterisis) adalah sama. Ada 2 macam codec set untuk fullrate dan 2 untuk halfrate yang telah didefine di Base Station Controller BSC sebelumnya (lihat gambar 3.2) masing-masing codec set tersebut sudah ditentukan batas ambang dan nilai hysterisisnya yang tidak bisa diubah. III Batas Threshold dan Nilai Hysterisis AMR FR dan AMR HR Batas threshold dan nilai hysterisis ini dimaksudkan agar tidak ada efek ping-pong pada saat perpindahan antar codec mode. Sehingga dibuat batas ambang yang membuat mobile phone tidak berganti diantara 2 codec mode dengan yang nyata. 32

37 BAB III KONSEP DAN PERANCANGAN ADAPTIF MULTIRATE (AMR) III Codec Mode AMR FR Table 3.1 Jenis-jenis codec mode fullrate codec set 1 Jenis Codec CODEC_MODE_1 CODEC_MODE_2 CODEC_MODE_3 CODEC_MODE_4 Speed 4.75 kbps 5.9 kbps 6.7 kbps 10.2 kbps Table 3.2 Batas threshold dan nilai hysterisis untuk fullrate codec set 1 Threshold Value Hysteresis Value THR_1 12 (6 db) HYST_1 2 (1 db) THR_2 21 (10.5 db) HYST_2 3 (1.5 db) THR_3 21 (10.5 db) HYST_3 3 (1.5 db) Tabel 3.2 menunjukan batas thereshold dan nilai hysterisis dari masing-masing codec mode untuk AMR fullrate codec set 1 dan 2. THT_1 + HYST_1 adalah batas dari CODEC_MODE_1 dapat beroperasi dalam pemberian kanal kepada pelanggan. Demikian juga dengan THR_2 + HYST_2 yaitu level penentuan apakah code mode ini harus berganti menuju codec mode yang lebih tinggi yaitu CODEC_MODE_3 dan THR_3 + HYST_3 batas maksimal CODEC_MODE_3 dapat beroperasi dalam memberi speech channel ke pelanggan. Sistem ericsson telah membuat klasifikasi dan pengelompokan dari beberapa codec mode kedalam suatu active codec set berdasarkan evaluasi yang intensif untuk 8 codec rate yang tersedia (lihat gambar 3.1). dari evaluasi tersebut didapat codec mode dalam satu codec set yang menghasilkan kondisi radio yang 33

38 BAB III KONSEP DAN PERANCANGAN ADAPTIF MULTIRATE (AMR) dapat mengurangi pengaruh noise terhadap kualitas suara, juga mengurangi terjadinya penyimpangan atau error dan pada saat bersamaan pula memberi kapasitas lebih besar sehingga menguntungkan penyedia jasa telekomunikasi. Tabel 3.3 Jenis-jenis codec mode fullrate codec set 2 Jenis Codec CODEC_MODE_1 CODEC_MODE_2 CODEC_MODE_3 CODEC_MODE_4 Speed 4.75 kbps 5.9 kbps 7.95 kbps 12.2 kbps Table 3.4 Batas threshold dan nilai hysterisis untuk fullrate codec set2 Threshold Value Hysterisis Value THR_1 12 (6 db) HYST_1 2 (1 db) THR_2 17 (8.5 db) HYST_2 3 (1.5 db) THR_3 25 (12.5 db) HYST_3 3 (1.5 db) Codec set 2 ini pada dasarnya secara keseluruhan sama dengan fullrate codec set 1, tapi memiliki speech quality yang lebih baik dalam kondisi suara yang bersih (low interference), karena pada batas C/I lebih besar dari 12,5 db CODEC_MODE_4 akan menyediakan kanal fullrate data sebesar 12,2 Kbps. Beda dengan codec set dimana CODEC_MODE_4 hanya memberikan 10,2 Kbps pada C/I lebih besar dari 10,5 db. III Codec Mode AMR HR Penentuan codec mode pada AMR HR juga telah melalui proses evaluasi yang sangat intensif, para tim peneliti ericssson memilih codec dan menyatukan 34

39 BAB III KONSEP DAN PERANCANGAN ADAPTIF MULTIRATE (AMR) beberapa codec mode kedalam satu codec set, sehingga codec set tersebut menghasilkan secara keseluruhan speech quality yang baik pada kondisi rasio dengan latarbelakang noise tinggi. AMR FR pada codec set yang telah ditentukan ini juga harus dapat menghasilkan penyimpangan data akibat error yang kecil. Dari 6 codec mode yang tersedia untuk AMR hanya 5 codec mode yang dipergunakan (lihat gambar 3.1) karena codec mode dengan speed 7,95 tidak efektif jika diterapkan pada kanal HR yang mempunyai kapasitas 8 Kbps pada A- bis interface. Tabel 3.5 Jenis-jenis codec mode halfrate codec set 1 Jenis Codec CODEC_MODE_1 CODEC_MODE_2 CODEC_MODE_3 CODEC_MODE_4 Speed 4.75 kbps 5.9 kbps 6.7 kbps 7.4 kbps Tabel 3.6 Jenis-jenis codec mode halfrate codec set 2 Jenis Codec CODEC_MODE_1 CODEC_MODE_2 CODEC_MODE_4 Speed 4.75 kbps 5.9 kbps 7.4 kbps Halfrate codec set 2 dapat meningkatkan kualitas suara lebih tinggi dibandingkan dengan codec set 1 dalam kondisi noise tinggi. Berbeda dengan fullrate codec set 2 dimana akan meningkatkan kualitas suara lebih tinggi apabila pada kondisi radio bersih dengan noise rendah. 35

40 BAB III KONSEP DAN PERANCANGAN ADAPTIF MULTIRATE (AMR) Jika dilihat pada tabel 3.4 dan 3.5 dalam pembagian codec mode pada satu codec set (lihat gambar 3.2). CODEC_MODE_2 dalam codec set 2 akan diberikan dalam range C/I 12,5 18,5 db dengan kecepatan 5,9 Kbps, tetapi dalam CODEC_MODE_1 pada codec set 1 hanya sampai range C/I 12,5 17,5. Ini membuktikan bahwa codec set 2 dapat meningkatkan speech quality lebih tinggi karena sampai level C/I 18,5 db masih memberikan 5,9 Kbps data suara dari 11,4 Kbit/s, sehingga dapat memberikan error correction lebih banyak yaitu 5,5 Kbps ( lihat gambar 3.1). Tabel 3.7 Batas threshold dan nilai hysterisis untuk halfrate codec set 1 Threshold Value Hysteresis Value THR_1 25 (12.5 db) HYST_1 3 (1.5 db) THR_2 31 (15.5 db) HYST_2 4 (2 db) THR_3 36 (18 db) HYST_3 4 (2 db) Tabel 3.8 Batas threshold dan nilai hysterisis untuk halfrate codec set 2 Threshold Value Hysteresis Value THR_1 25 (12.5 db) HYST_1 3 (1.5 db) THR_2 33 (16.5 db) HYST_2 4 (2 db) Codec set 2 pada AMR HR hanya mempunyai 2 threshold, karena codec mode yang tersedia pada codec set ini adalah 3 jenit (lihat 3.5). CODEC_MODE_1 beroperasi pada C/I dibawah 14 db, CODEC_MODE_2 pada range 12,5 18,5 db dan CODEC_MODE_4 beropaerasi diatas 16,5 db. 36

41 BAB III KONSEP DAN PERANCANGAN ADAPTIF MULTIRATE (AMR) III.1.4 Inband Signaling Untuk bisa mengadaptasikan codec mode pada sisi penerima maka pada sisi in dibuat suatu pengukuran yang biasa disebut quality measurement pada sinyal datang. Bagian yang memeriksa ini adalah quality indicator. Gambar 3.4 AMR fungsional diagram Pada sisi MS, quality indicator menerima sinyal yang berasal dari BTS (downlink) lalu mengukur interference, level dan kualitas sinyal lalu melaporkannya kepada BTS. Data yang dihasilkan dari quality indicator dikonversikan ke mode request dan dikirim ke BTS menggunakan inband signaling, mode request yang dimaksud disini adalah bagian dari sisi penerima MS yang bertugas untuk mengkonversikan hasil dari quality indicator dan mengirimnya ke BTS melalui inband signaling. Data yang dikirimkan itu juga berisi permintaan codec mode yang akan digunakan pada MS (downlink). 37

42 BAB III KONSEP DAN PERANCANGAN ADAPTIF MULTIRATE (AMR) Pengontrol codec mode juga memilih codec mode yang digunakan pada uplink, yaitu sinyal MS ke BTS, pemilihan codec mode ini berdasarkan quality indicator yang dihasilkan dibts. Seperti diketahui bahwa quality indicator menerima sinyal dan data tentang interference sehingga mengirim kepada transmitter yang berisi request codec mode. Indikasi dari mode ini dikirim setiap speech frame per detik dan mode request (uplink)/ mode command (downlink) dikirim diantara speech frame. III.2 PERANCANGAN FITUR AMR PADA HARDWARE GSM Dalam perancangan fitur AMR ini diperlukan beberapa perubahan dari segi hardware seperti mengganti Tranceiver Unit (TRU) yang dapat menghandle fitur ini, membuka fitur AMR pada sisi MSC maupun BSC. Dari sisi software diperlukan BSS release 10 ericsson, dan yang paling penting adalah layanan ini juga harus didukung oleh MS yang compatible dengan fitur ini. MS atau handphone yang harus support pada penerapan fitur ini masih menjadi kendala karena belum semua pelanggan membeli handset yang terbaru dan bisa mengakses fitur ini. 38

43 BAB III KONSEP DAN PERANCANGAN ADAPTIF MULTIRATE (AMR) Gambar 3.5 penerapan AMR pada hardware GSM III.2.1 Setup Konfigurasi AMR pada Mobile Service Center (MSC) Konfigurasi pada sisi MSC tidak membutuhkan penambahan hardware, hanya membutuhkan software release minimal SR 9 atau lebih tinggi, software ini dipergunakan oleh MSC siemens (germany). Berdasarkan interoperability test (IOT), fitur AMR ini sudah ditest pada SR 9. fitur AMR yang disediakan oleh BSC ericsson sudah compatible dengan MSC siemens release ini setelah melewati test di ericsson euro lab (germany). III.2.2 Setup Konfigurasi AMR pada Base Station Controller (BSC) Pada BSC penambahan hardware jenis transcoder unit (TRAU) TRA R6 (ericsson product family). TRA R6 adalah speech processor board (CSPB). Modul ini support untuk semua jenis codec yang digunakan dalam sistem GSM (EFR,FR,HR dan AMR). Modul ini dapat menangani 192 kanal suara. 39

44 BAB III KONSEP DAN PERANCANGAN ADAPTIF MULTIRATE (AMR) TRC AMR EFR FR HR TRA HW TRA HW TRA HW TRA HW Gambar 3.6 Blok diagram jenis kanal dan hardware TRA Untuk konfigurasi software BSC adalah release R.10 ericsson axe 810. ada beberapa parameter fitur yang harus diaktifkan yaitu BSC Exchange Property, parameter yang harus diubah adalah sebagai berikut. AMRFRSUPPORT : parameter ini berfungsi untuk mengaktifkan AMR fullrate dan juga menetukan codec set fullrate yang akan digunakan oleh BSC. RAEPC:PROP=AMRFRSUPPORT-n; AMRHRSUPPORT : parameter ini berfungsi untuk mengaktifkan AMR Halfrate dan juga menetukan codec set halfrate yang akan digunakan oleh BSC. RAEPC:PROP=AMRSUPPORT-n; Tabel 3.9 Parameter setting AMR Parameter setting AMR Parameter name Default Recommended Value Unit value value range AMRFRSUPPORT =off, 1=Fullrate codec set 1, 2=Full rate codec set 2, 3=Full rate codec set 3, 4=Full rate codec set 4 40

45 BAB III KONSEP DAN PERANCANGAN ADAPTIF MULTIRATE (AMR) AMRHRSUPPORT =off, 1=Half rate codec set 1, 2=Half rate codec set 2, 3=Half rate codec set 3, 4=Half rate codec set 4 III.2.3 Setup Konfigurasi AMR pada Base Station (BTS) Komponen BTS yang harus diganti pada penerapan fitur ini adalah transceiver unit (TRU) menjadi Enhanced Datarate Global Evolution Tranceiver Unit (EDGE TRU) atau EDGE dtru. Hardware dari cabinet BTS dirubah ke tipe baru support 1 TRU yaitu RBS Gambar 3.7 Kabinet BTS 2206 dan dtru 41

46 BAB IV ANALISA HASIL PENGUKURAN PENERAPAN AMR PADA JARINGAN GSM BAB IV ANALISA HASIL PENGUKURAN PENERAPAN AMR PADA JARINGAN GSM IV.1 Data Hasil Penerapan AMR Pada Jaringan GSM Data hasil penerapan AMR pada siatem jaringan GSM diambil melalui pengukuran menggunakan Test Equipment Mobile System (TEMS) dengan mengunci perangkat tersebut pada satu kanal dan membandingakannya antara jaringan yang menggunakan fitur AMR dengan jaringan yang tidak menggunakan fitur AMR. Pengukuran jaringan yang menggunakan AMR diambil dari nilai Speech Quality Index selama active call atau panggilan sedang berlangsung. Nilai SQI diambil dari aplikasi TEMS dengan cara mobile station melakukan panggilan pada kondisi yang sama yaitu jarak, BTS, dan frekuensi yang sama. Setelah mendapatkan pengukuran tersebut lalu dibandingkan dengan jaringan yang tidak menggunakan fitur ini. Perbandingan ini valid karena menggunakan parameter yang sama. IV.2 Pengukuran Speech Quality Index (SQI) Speech Quality Index adalah suatu nilai yang digunakan dalam menentukan level kualitas suara air interface pada GSM. SQI diukur berdasarkan besarnya interferensi, BER dan Frame Error Rate (FER). Semakin rendah 42

47 BAB IV ANALISA HASIL PENGUKURAN PENERAPAN AMR PADA JARINGAN GSM interferensi maka kualitas suara akan meningkat, Semakin sedikit BER maka semakin bagus SQI-nya. Berikut adalah tabel untuk SQI. Tabel 4.1 Range SQI SQI Range Rating Excellent for EFR Excellent for FR Good Acceptable Bad <5 Very Bad Pada tabel 4.1 diterangkan tentang pembagian range penilaian pada SQI jika SQI dibawah 5 adalah sangat jelek, kemungkinan error rate-nya sangat besar dan dapat menimbulkan drop call karena kualitas buruk (drop call due to bad quality). Sedangkan pada nilai tertinggi yaitu range adalah kondisi dimana kualitas jaringan udara dalam keadaan error rate yang rendah, baik dari sisi bit error maupun frame error sehingga SQI akan meningkat. Range adalah nilai SQI Excellent yang dipakai untuk Enhanced Fullrate karena EFR memiliki pengkodean error correction lebih bagus, sehingga menghasilkan kualitas suara yang bersih dari error. Nilai maksimal dari SQI fullrate dalam kondisi interferensi rendah dan BER yang sedikit adalah Tetapi penerapan AMR pada jaringan GSM akan menghasilkan SQI yang dapat menyamai kualitas EFR. 43

48 BAB IV ANALISA HASIL PENGUKURAN PENERAPAN AMR PADA JARINGAN GSM IV.3 Perbandingan Kanal Enhanced Full Rate (EFR), Adaptive Multirate Fullrate (AMR FR) dan Adaptive Multirate Haltrate (AMR HR). Secara teori dan pengukuran, Enhanced Fullrate dapat menghasilkan kualitas suara yang lebih bagus, SQI yang tinggi sehingga Mean Opinion Score dapat mendekati good atau Excellent. EFR tetap menggunakan kanal 16 Kbps pada GSM. Perbedaan antara Enhanced Fullrate dengan fullrate adalah dari sisi pembagian error correction dan lebar speech, dimana enhanced fullrate memberikan 12,2 Kbps untuk speech dan 3,8 untuk pengontrol signaling, sedangkan fullrate hanya menggunakan 13 Kbps untuk speech/data dan 3 Kbps untuk pengontrol signaling. IV.3.1 Perbandingan EFR dengan AMR Fullrate Pada kondisi tidak menggunakan fitur AMR, kanal Fullrate membagi 16 Kbps voice menjadi 13 Kbps dan 3 Kbps untuk signaling (kanal pengontrol) pembagian ini bersifat tetap dan mengikuti standard spscifikasi GSM. Namun pada fitur AMR kanal fullrate pembagian antara error correction dan voice dapat dibagi menurut level interferensi pada network sehingga SQI yang didapat akan mencapai maksimal. 44

49 BAB IV ANALISA HASIL PENGUKURAN PENERAPAN AMR PADA JARINGAN GSM Gambar 4.1 Perbandingan kanal EFR dan AMR Fullrate Kanal enhanced fullrate yang memiliki speech quality index tinggi dapat dicapai dengan menerapkan AMR fullrate. Dilihat dari gambar 4.1 bahwa mean opinion score (MOS) yaitu suatu pengukuran berdasarkan atas 5 tingkatan yaitu Bad,Poor,Fair,Good dan Exelent, menunjukan AMR Fullrate dapat menyamai level enhanced fullrate dengan nilai MOS good. Dari gambar 4.1 juga dapat diambil kesimpulan bahwa AMR Fullrate dapat menghasilkan kualitas suara yang lebih baik pada saat level C/I rendah (interfernsi tinggi) dengan nilai 4 10 db dan menghasilkan MOS mulai dari 3,6 4,1 yang berarti good. Sedangkan pada enhanced fullrate (garis linier putusputus) tidak dapat menghasilkan MOS yang tinggi pada saat interferensi tinggi. Pada saat interferensi 10 db EFR hanya mampu menghasilkan MOS 3,6 setara dengan AMR fullrate yang dapat menghasilkan 3,6 tetapi dalam kondisi C/I lebih rendah. Ini menunjukan bahwa AMR fullrate menghasilkan kualitas suara lebih 45

50 BAB IV ANALISA HASIL PENGUKURAN PENERAPAN AMR PADA JARINGAN GSM baik pada saat interferensi tinggi dan saat interferensi rendah (C/I tinggi) yaitu db maka kualitas suara akan menyamai atau bahkan sedikit lebih tinggi dibandingkan dengan EFR (lingkar elips) dengan nilai MOS berkisar antara 4 4,1 yang berarti good. IV.3.2 Perbandingan EFR dengan AMR Halfrate Kanal halfrate yang digunakan untuk meningkatkan kapasitas kanal yang tersedia tanpa perlu menambahkan perangkat keras (hardware), sangat diminati oleh penyedia jasa telekomunikasi dengan alasan tanpa perlu menambah biaya untuk operasional (OPEX) dan capitalized (CAPEX) yang berupa investasi tetapi dapat menambah kapasitas yang artinya bertambah pula pelanggan yang bisa mengakses jaringan untuk melakukan transaksi panggilan. Pembagian kanal halfrate dilakukan dengan membagi kanal fullrate menjadi 2 bagian, sehingga 1 pelanggan yang memakai kanal fullrate dapat sharing dengan pelanggan lain dengan menggunakan kanal yang sama dalam kanal fisik pada 8 time slot TDMA. Gambar 4.2 meunjukan bahwa kualitas AMR Halfrate (garis lurus linier) tidak dapat menyamai enhanced fullrate walaupun dalam kondisi yang sempurna (interferensi rendah) yaitu pada C/I db, AMR halfrate hanya menghasilkan MOS 4. tetapi dilihat dari grafik bahwa speech quality AMR Halfrate lebih baik dari kanal voice fullrate standar (tanpa fitur AMR) yang hanya menghasilkan MOS 3,5. 46

51 BAB IV ANALISA HASIL PENGUKURAN PENERAPAN AMR PADA JARINGAN GSM Gambar 4.2 Perbandingan kanal EFR dan AMR Halfrate Lingkaran merah menunjukan bahwa AMR Halfrate dapat menyamai EFR pada level C/I 13 db setara dengan EFR pada C/I 10 db. Hal ini berhubungan bahwa AMR halfrate tidak dapat melebihi EFR dalam kondisi C/I menengah atau tinggi. AMR halfrate lebih baik dalam kualitas suara dan merupakan metode yang sangat handal dalam peningkatan kapasitas kanal dibandingkan dengan halfrate yang standar (speech version1). 47

52 BAB IV ANALISA HASIL PENGUKURAN PENERAPAN AMR PADA JARINGAN GSM IV.4 Data Perbandingan Sebelum dan Sesudah Penerapan AMR Data yang diambil sebelum dan sesudah penerapan AMR dicuplik dari pengukuran Speech Quality Index dengan menggunakan Test Equipment Mobile sistem yang berupa computer/laptop yang terhubung dengan Global Positioning system dan handphone. AMR hanya berlaku terhadap jaringan yang menerapkan dan mengaktifkan fitur ini dan hanya handset tertentu yang bisa menggunakan fitur ini. Tetapi handphone yang beredar dipasar saat ini rata-rata sudah mendukung untuk fasilitas ini. Gambar 4.3 Penerapan AMR pada Network Pada gambar 4.3 diterangkan bahwa fitur ini hanya berlaku pada network yang mengaktifkan dan menerapkan AMR, sehingga object pengkuran hanya difokuskan pada bagian jaringan ini dimana proses pengkodean antara BTS dan handphone terjadi pada jaringan yang sudah diterapkan fitur AMR. Peningkatan kualitas suara pada sisi jaringan yang menerapkan fitur ini kemungkinan tidak maksimal karena masih ada jaringan penyedia jasa 48

53 BAB IV ANALISA HASIL PENGUKURAN PENERAPAN AMR PADA JARINGAN GSM telekomunikasi yang tidak menggunakan fitur AMR, sehingga pada saat terjadinya panggilan dari nomor A (jaringan menggunakan AMR) ke nomor B (jaringan tanpa AMR) dan nomor B berada pada jaringan dengan interferensi tinggi maka pada sisi pendenganran A akan tetap terjadi gangguan seperti pemutusan telepon (drop call), suara dengan banyak error (putus-putus). Namun pengukuran ini dapat dibedakan dengan menggunakan TEMS sehingga alokasi masalah dapat diketahui antara jaringan nomor A atau B. IV.4.1 Data AMR Fullrate Peningkatan Speech Quality Index pada saat penerapan AMR Fullrate sangat signifikan. Dilihat dari hasil drive test pada jaringan yang diukur sebelum dan sesudah pengaktifan fitur ini. Diterangkan pada gambar 4.4 bahwa SQI meningkat sebesar 9 level SQI dari 21 ke level 30. nilai SQI 30 yang tertera dari hasil penerapan AMR fullrate tersebut dimasukan dalam kategori excellent (lihat tabel 4.1). 49

54 BAB IV ANALISA HASIL PENGUKURAN PENERAPAN AMR PADA JARINGAN GSM NON AMR AMR SQI Gambar 4.4 Perbandingan SQI AMR Pada Fullrate Level SQI 21 yang didapat dari jaringan dengan tidak menggunakan AMR dan level 30 dengan fitur AMR diukur dengan parameter frekuensi,timing advanced (jarak) dan perangkat yang sama serta dengan peningkatan mendekati 30%, maka dipastikan akan adanya perbedaan penerimanaan pada sisi pelanggan dimana suara yang ditransmit dan diterima akan lebih bersih, jernih dan dengan kemampuan jaringan dalam menangani interferensi. Sebelum AMR diaktifkan pada jaringan maka pengukuran pre-test dilakukan yaitu mengambil data kondisi pada jaringan secara menyeluruh, baik dari sisi alarm perangkat, performansi cell dan status masing-masing element jaringan GSM untuk mengetahui kondisi jaringan yang ada. Data ini akan dipaakai untuk mengetahui dampak yang disebabkan setelah penerapan fitur ini. Sedangkan hasil dari drive test sebelum penerapan AMR ditunjukan pada gambar 4.5, seperti yang ditunjukan dalam linkaran bahwa Speech Quality Index dengan 50

55 BAB IV ANALISA HASIL PENGUKURAN PENERAPAN AMR PADA JARINGAN GSM frekuensi 94 dan cell identity adalah level 21 dengan level interferensi 17,3. sedangkan gambar elips yang dibawah menunjukan jenis kanal yang dipakai yaitu fullrate standar versi 1. Call with Non AMR FULL RATE codec, SQI=21 Cell Info: freq=94 CI=11401 Gambar 4.5 Data TEMS SQI Call Non Amr Fullrate Jika dibandingkan dengan hasil drive test antara gambar 4.5 (sebelum penerapan AMR) dengan gambar 4.6 (setelah penerapan AMR). Dengan menggunakan frekuensi, jarak dan cell yang sama maka dilihat pada lingkaran merah bahwa level SQI adalah 30 dan level C/I adalah 21,2 db. Data ini menunjukan adanya peningkatan setelah fitur AMR pada Fullrate diaktifkan. Peningkatan pada speech quality ini adalah dampak positif dari 51

56 BAB IV ANALISA HASIL PENGUKURAN PENERAPAN AMR PADA JARINGAN GSM penerapan AMR ini. Suara yang didengar dan dikirim akan lebih bersih dan rendah interferensi. Call with AMR FULL RATE codec, SQI=30 Cell Info: freq=94 CI=11401 Gambar 4.6 Data TEMS SQI Call Amr Fullrate Keuntungan lainnya dari penerapan AMR ini akan mengurangi drop call karena error (bad quality ) yang disebabkan interferensi dan sinyal lainnya yang mengganggu. Karena salah satu penyebab terbesar dari drop call selain jarak dan level sinyal yang rendah adalah drop call karena kualitas buruk yang dihasilkan dari interferensi dan error rate yang tinggi. 52

57 BAB IV ANALISA HASIL PENGUKURAN PENERAPAN AMR PADA JARINGAN GSM IV.4.2 Data AMR Halfrate AMR Halfrate yang sangat menguntungkan operator dalam sisi kapasitas sehingga lebih banyak pelanggan dapat memakai jaringan yang tersedia. Peningkatan kapasitas yang dihasilkan oleh penerapan halfrate ini tanpa diperlukan hardware yang banyak, karena hanya membagi kanal 16 kbps menjadi 2 sehingga dapat dipakai oleh 2 pelanggan secara besamaan dengan sharing pendudukan pada kanal tersebut. Penerapan AMR halfrate pada jaringan GSM sehingga meningkatnya kapasitas dengan angka 100% tetapi tetap menjaga kualitas suara dan drop call yang rendah membuat fitur ini memberikan keuntungan dari sisi investasi dan performansi NON AMR AMR SQI Gambar 4.7 Perbandingan SQI AMR pada Halfrate Dari gambar 4.7 diterangkan bahwa Speech Quality yang dihasilkan sebelum AMR berada pada level Good yaitu 17 (lihat tabel 4.1) dengan level interfernsi rendah. Level Good berada pada range sedangkan setelah 53

58 BAB IV ANALISA HASIL PENGUKURAN PENERAPAN AMR PADA JARINGAN GSM AMR halfrate diterapkan Speech Quality meningkat menjadi level excellent yaitu range Range merupakan level excellent untuk enhanced fullrate yang merupakan fitur untuk menigkatkan kualitas suara satu tingkat diatas fullrate standar. Tetapi dengan diterapkannya fitur AMR halfrate ini level kualitas suara hampir dapat setara dengan EFR. Sehingga keuntungan yang dihasilkan oleh AMR halfrate ini selain dari kapasitas adalah kualitas suara hampir setingkat enhanced fullrate. Call Non AMR Half RATE codec, SQI=17 Cell Info: freq=94 CI=11401 Gambar 4.8 Data TEMS SQI Call Non AMR Halfrate Data hasil drive test menggunakan TEMS dengan frekuansi 94 dan cell identity pada network yang belum menerapkan AMR Halfrate menunjukan bahwa kualitas suara yang dihasilkan berada pada level 17 dengan nilai C/I adalah 54

59 BAB IV ANALISA HASIL PENGUKURAN PENERAPAN AMR PADA JARINGAN GSM 15,40 (gambar 4.8). diterangkan juga pada linkaran elips bawah adalah jenis dari kanal Halfrate standar dengan versi 1. TEMS mengunci satu kanal pada frekuensi dan tidak bergerak atau berada pada jarak (timing advanced yang sama) dari BTS. Dan didapat hasil dari drive test setelah penerapan AMR pada gambar 4.9 ditunjukan adanya peningkatan pada speech quality index menjadi 27. dalam linkaran merah bawah diterangkan juga tentang jenis kanal dan speech code yang digunakan pada saat call sedang berlangsung yaitu AMR Halfrate dengan speech versi 3 (standar AMR). Call with AMR Half RATE codec, SQI=27 Cell Info: freq=94 CI=11401 Gambar 4.9 Data TEMS SQI Call AMR Halrate Kanal halfrate yang mempunyai keuntungan dari segi kapasitas dengan kualitas suara yang tinggi (excellent) membuat fitur AMR ini sangat 55