BAB II LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Penjelasan Umum GPRS/EGPRS GPRS (General Packet Radio Service) adalah teknologi komunikasi data yang dilewatkan melalui jaringan GSM. Dengan adanya GPRS, aplikasi-aplikasi yang menggunakan Paket Switch (PS) dalam pelayanannya seperti Web, Email, Chat dan lain-lain, dapat dimungkinkan melalui jaringan GSM yang telah ada. Untuk meningkatakn data rate dari GPRS, dikembangkan teknologi EDGE yang menggunakan modulasi berbeda. EDGE menggunakan modulasi 8PSK yang mampu mengirimkan 3 kali lebih banyak bit per symbol dibandingkan modulasi GMSK. Oleh karenanya, jaringan layanan PS disebut dengan jaringan GPRS/EGPRS. 2.1.1. Arsitektur Jaringan Jaringan GPRS/EGPRS dibangun di atas jaringan GSM yang telah ada tanpa menggantikannya. Gambar 2.1. Arsitektur Jaringan Yang dibutuhkan untuk membangun jaringan GPRS dalam jaringan GSM adalah dengan menambah dua Elemen jaringan baru yaitu : 4

Serving GPRS Support Node (SGSN) yang fungsinya memonitor lokasi tiap-tiap MS dan melakukan fungsi keamanan jaringan dan kontrol akses. Fungsi SGSN secara hirarki sama dengan fungsi MSC untuk CS. SGSN dapat tersambung dengan BSS dengan menggunakan jaringan Frame Relay (FR) ataupun Nail Up Connection (NUC). Gateway GPRS Support Node (GGSN) yang menyediakan fungsi interworking dengan jaringan Packet Switch external dan managemen alamat IP. Penghubung antara SGSN dan GGSN adalah Gn interface. Sedangakan dua GGSN dapat dihubungkan melalui Gp interface. Agar dapat mengakses layanan Packet Switch, sebuah Mobile Station (MS) diharuskan memiliki spesifikasi Hardware dan Software yang dapat mengakses GRPS, dan MS harus memastikan keberadaannya diketahui oleh SGSN dengan melakukan prosedur GPRS attach. Prosedur ini membangun link logical antara MS dan SGSN, dah hal ini menyediakan fungsi sebagai berikut: Paging melalui SGSN Notifikasi incoming data-data GPRS/EGPRS Layanan SMS melalui GPRS Agar MS dapat mengirim dan menerima PS data, MS harus mengaktifkan alamat paket data yang akan digunakan terlebih dahulu. Dalam hal ini, MS harus dikenali oleh GGSN terlebih dahulu melalui prosedur PDP context activation. Proses ini berfungsi untuk proses routing data: Jika MS hendak mengirim data ke jaringan external. Atau jika MS menerima data dari jaringan external. Agar proses pengiriman dan penerimaan data dengan jaringan external dapat terjadi, MS harus membangun physical conncection yang disebut Temporary Block Flow (TBF). TBF mampu untuk melakukan transfer data unidirectional melalui resource Radio yang telah disediakan. 5

2.1.2. Protokol Stack Seperti terlihat pada gambar dibawah ini, setiap interface menyediakan fungsi-fungsi sesuai dengan protocol yg diperlukan oleh jaringan pada tahap tertentu. GPRS/EGPRS protocol stack mengikuti aturan OSI layer. Gambar 2.2 Protocol Stack Mulai dari MS menuju GGSN, interface menyediakan fungsi-fungsi sebagai berikut: GSM Radio Frequency (GSM RF): MS memiliki hampir keseluruhan protokol yang diperlukan oleh sebuah system GPRS. Dimulai dengan protokol GSM RF yang digunakan oleh interface Um dan Abis. Protokol ini digunakan untuk menyediakan Physical Radio Channel yang digunakan dalam mentransfer paket data. MAC: MAC menumpang diatas protokol GSM RF, protokol MAC digunakan pada interface Um dan Abis untuk menyediakan akses pada Physical Radio Channel. Ia diperlukan dalam mengalokasikan PDCH. RLC: Layer ini adalah protokol yang digunakan oleh interface Um dan Abis yang menyediakan reliable link pada Air interface yang sesuai dengan structure block dari physical channel. Karenanya tugas utamanya adalah melakukan segmentasi dan menyusun ulang LLC frame yang ditransmisikan antara BSS dan SGSN. Sebagai tambahan, RLC juga melakukan sub-multiplexing untuk mendukung lebih dari satu MS melewati satu kanal fisik. Selain itu, RLC juga mengkonmbinasi agar delapan kanal fisik dapat digunakan oleh satu MS 6

LLC: Layer ini menyediakan logical connection antara MS dan SGSN bahkan jika tidak ada physical connection sekalipun. Physical connection dibangun oleh RLC/MAC layer hanya jika terdapat data yg ditransfer BSSGP: Protokol ini digunakan oleh interface Gb untuk mentransfer LLC berikut dengan informasi yang diperlukan antara BSC dan SGSN. Informasi tersebut diantaranya QoS dan informasi routing. SNDCP: Protokol ini berfungsi untuk melakukan proses encryption, compression, segmentaton, reassembling, multiplexing/demultiplexing informasi antara MS dan SGSN. GTP: Protokol ini digunakan oleh Gn interface yang bertugas dalam encapsulation/de-encapsulation. Berbagai jenis paket data akan di encapsulate dalam bentuk IP. Data yang telah diencapsulate ini kemudian dikirim antar GSN node. IP/X.25: Network layer yang disupport oleh GPRS/EGPRS mulai dari MS hingga GGSN. Application: Merupakan layer tertinggi yang merupakan diluar lingkup system GPRS/EGPRS. 2.1.3. Proses Pengiriman Data Diandaikan sebuah paket data IP harus dikirim dari jaringan eksternal menuju sebuah MS. Sebagai prasyarat, MS telah melakukan prosedur GPRS attach dan PDP context activation yang berarti, MS telah memiliki IP address yang telah diketahui oleh jaringan luar. Gambar 2.3 Data Flow Maka proses aliran data PS dapat dijabarkan secara sederhana mengikuti langkah berikut: 7

a. Internet Service Provider mengirimkan paket data IP unit ke jaringan GPRS/EGPRS ke alamat IP MS yang telah ditentukan pada PDP Context Activation. b. Paket Data Unit (PDU) diterima oleh GGSN dan GGSN mulai mencari PDP context yang sesuai dan mengirimkan IP PDU tersebut ke SGSN yang sesuai. IP PDU yang asli kemudian di encapsulated lagi dengan IP yang baru oleh GTP protokol. Alamat IP yang baru adalah alamat IP dari SGSN c. Saat SGSN menerima paket PDU, ia akan men-decapsulated alamat IP yang baru dan oleh protokol SNDCP, SGSN kemudian memotongmotong paket data unit dalam sejumlah Logical Link Connection (LLC) frame selain meng-enkripsi dan meng-kompresnya. d. Melalui proses paging untuk menentukan lokasi BSC tempat MS berada, SGSN mengirimkan LLC frame ke BSC yang tepat melalui Gb interface. e. Dan karena LLC memiliki panjang yang bervariasi sedangkan radio interface memiliki kapasitas yang terbatas, makan LLC frame harus disegmentasi kedalam sejumlah RLC/MAC block. Block-block ini memiliki panjang yang telah ditentukan sesuai dengan coding scheme yang digunakan. f. Dari BSC, RLC/MAC block kemudian dikirim ke BTS yang tepat melalui Abis interface. RLC/MAC block dikirim melewati Abis Interface menggunakan PCU frame. g. BTS kemudian melakukan eksekusi hal-hal berikut dengan menggunakan conding scheme yang sesuai: Block coding Convolutional coding Puncturing Interleaving h. RLC/MAC blocks yang telah dilakukan prosedur coding kemudian disebut Radio Block. Radio block ini kemudian ditransmisikan air interface dengan menggunakan 4 normal burst. Masing-masing normal burst dapat mengirim: 8

Hingga 114 bit jika menggunakan GPRS Hingga 114 bit jika menggunakan EGPRS ketika modulasi GMSK yang digunakan. Hingga 348 bit jika menggunakan EGPRS ketika modulasi 8PSK yang digunakan. 2.2. Radio Interface Sebuah TRX (1 kanal frekuensi) terbagi menjadi 8 Timeslot (TS) yang disebut TDMA frame. Kanal fisik yang diperuntukan untuk PS data disebut PDCH yang menempati salah satu atau lebih dari 8 TS tersebut. Gambar 2.4 PDCH pada TDMA Frame Saat sebuah TS dari TDMA frame digunakan untuk GPRS/EGPRS atau di asign sebagai PDCH, maka struktur multiframe dari TS/PDCH tersebut terdiri dari 52 TDMA frame dengan struktur sebagai berikut: Terbagi menjadi 12 Blcok (satu block terdiri dari 4 TDMA frame dan masing-masing block diberi nama Bx [x=0...11]). Masing-masing block dapat digunakan oleh RLC/MAC block baik data maupun kontrol. a. Terdapat 2 idle I frame untuk measurement b. Frame untuk continuous timing advance update ( T ). Gambar 2.5 Radio Resource Block Saat LLC PDU telah menjadi Radio Block, selanjutnya Radio Block ditempatkan ke dalam salah satu Block di Radio Interface. Sebuah Radio Block dapat terdiri dari 1 atau 2 RLC block tergantung pada jenis Coding Scheme yang dipakai 9

Gambar 2.6 Air Interface 2.3. Temporary Block Flow (TBF) Temporary Block Flow (TBF) adalah koneksi fisik antara MS dengan jaringan PS yang digunakan untuk mendukung pemindahan LLC PDU secara unidirectional pada PDCH. TBF hanya akan dibangun ketika proses data transfer saja. Setelah LLC PDU terkirim, maka TBF akan dilepas kembali. Dalam pembangunan TBF, system tidak membedakan antara GPRS dan EDGE GPRS (EGPRS) Untuk masing-masing TBF, jaringan akan memberikan sebuah TFI (Temporary Flow Identifier). Untuk masing-masing TBF yang memiliki arah yang sama dan bersamaan, maka akan memiliki TFI yang berbeda. Sedangkan antar TBF yang memiliki arah yang berbeda, dapat memiliki TFI yang sama. Satu TBF dapat menduduki beberapa PDCH sesuai kemampuan Multislot Class MS dan ketersediaan PDCH. Agar sebuah MS dapat menggunakan beberapa PDTCH, maka beberapa aturan berikut harus terpenuhi berkaitan dengan PDCH: a. Timeslot harus berada pada frekuensi yang sama (TRX yang sama) b. Timeslot harus merupakan adjacent 10

c. Timslot harus menggunakan aturan hopping yang sama seperti MA, MAIO, HSN. d. Timeslot harus memiliki TSC yang sama. Jumlah slot yang dapat dipakai sekaligus ditentukan juga oleh class dari MS. Tabel berikut menunjukan jumlah timeslot maksimum sesuai class. Tabel 2.1 MS Multislot Class Berikut adalah contoh penggunaan multislot dengan MS memiliki class 8 Gambar 2.7 Penggunaan Multislot Class 8 Beberapa TBF dapat menggunakan PDCH yang sama. Pada arah DL, maksimal 16 user sedangkan pada UL maksimal 7 user. Namun, secara keseluruhan hanya 16 user (UL+DL) yang dapat menggunakan PDCH yang sama pada saat bersamaan. Jumlah TBF dapat diindikasikan sebagai jumlah MS atau jumlah pengguna. 11

2.4. Alokasi Radio Resource Layangan PS harus berbagi Radio Resource dengan layanan CS. Oleh karenanya, diperlukan prosedur pengalokasian Radio Resource untuk layanan PS yang terkait dengan pengalokasian Radio Resource untuk layanan CS. Pada dasarnya, layanan CS memiliki prioritas yang lebih tinggi dalam pengalokasian Radio Resoruce. 2.4.1. PS Territory TRX yang tersedia hanya dapat digunakan untuk layanan PS jika parameter GTRX dalam kondisi aktif. Parameter GTRX adalah parameter yang menentukan apakah TRX menyediakan layanan PS atau tidak. Pengaktifan GTRX ditentukan oleh lisensi GPRS yang dihitung per TRX. Setelah GTRX telah aktif, selanjutanya dapat dilakukan penentuan territory (wilayan) layanan PS pada TRX tersebut dengan melakukan pengaturan beberapa parameter. Berikut adalah parameter-parameter untuk menentukan wilaya layanan PS: a. Default GPRS Capacity (CDEF) CDEF adalah parameter yang menunjukan jumlah TS yang secara default merupakan wilayah layanan PS. Artinya, dalam kondisi idle (kosong) maka TS tersebut terdefinisi sebagai wilayah layanan PS. Namun, jika tingkat penggunaan kanal layanan CS sangat tinggi, maka TS tersebut akan diprioritaskan untuk layanan CS kecuali untuk TS yang masuk dalam CDED. b. Dedicated GPRS Capacity (CDED) CDED adalah parameter yang menunjukan jumlah TS pada CDEF yang didedikasikan untuk layanan PS. Artinya, TS yang telah ditentukan sebagai CDED tidak akan dapat digunakan oleh layanan CS. c. MAX GPRS Capacity (CMAX) CMAX adalah parameter yang menunjukan jumlah TS pada TRX yang dapat digunakan untuk layanan PS. Didalamnya termasuk CDEF dan CDED. Untuk TS yang merupakan wilayan CMAX namun diluar wilayah CDEF dan DCED, maka dalam kondisi idle terdefinisi sebagai wilayah layanan CS. Proses upgrade wilayah diperlukan agar wilayah ini dapat digunakan untuk layanan PS. 12

Agar beberapa TS dapat digunakan oleh sebuah TBF, maka wilayah layanan PS pada TRX harus terdiri dari beberapa TS yang terletak berurut yang dimulai dari RTSL 7 atau terakhir. Gambar 2.8 PS Territory 2.4.2. Prosedur Pengalokasian Saat permintaan akan layanan PS muncul maka PCU akan memperkirakan jumlah radio resource (PDCH) yang diperlukan. Pertimbangan yang digunakan dalam memperkirakan jumlah resource adalah: a. MS (Handset) Multislot Class b. Peak Throughput c. Coding Scheme PCU akan mengupayakan agar MS mendapatkan jumlah TS PDCH sebanyak mungkin sesuai kemampuan Multislot Class dari MS tersebut. Misalkan, jika MS memiliki MS Multislot Class 8, maka PCU akan mengupayakan agar MS mendapatkan 4 TS PDCH pada arah Downlink. PCU juga akan mengupayakan agara MS mendapatkan Peak Throughput terbaik dengan mengalokasikan vertical scenario. Artinya, PCU akan mengupayakan MS mendapatkan nilai Peak Throughput setinggi-tingginya dengan memberikan resource terbaik. Dan PCU akan mengupayakan untuk memberikan Coding Scheme terbaik yaitu MCS9. Namun demikian, pengalokasian resource ini dibatasi oleh ketersediaan kanal PS pada jaringan. Ketersediaan jumlah kanal pada PS ditentukan oleh pengaturan 13

wilayah layanan PS (CMAX, CDED dan CDEF) dan tingkat penggunaan kanal untuk layanan CS (TCH). Pada wilayah layanan PS yang diatur selain oleh parameter CDED, layanan CS memiliki prioritas lebih tinggi sehingga ketersediaan kanal layanan PS sangat tergantung pada tingkat penggunaan kanal layanan CS (TCH). 2.5. Fitur Smart Resource Adaptation (SRA) Prosedur pengalokasian PDCH standar menyebabkan setiap permintaan PDCH akan ditanggapi oleh PCU dengan mengalokasikan TS PDCH semaksimal mungkin sesuai dengan kemampuan Multislot MS dan ketersediaan wilayah PS pada Cell. Hal ini berlaku baik permintaan untuk menyalurkan data kecil maupun data besar. Dengan SRA, pertimbangan pertama dalam menyediakan TS PDCH yaitu Multislot Class harus melalui pertimbangan lain yaitu ukuran data yang akan dialirkan. SRA hanya bekerja pada saat mempertimbangkan penyediaan TS PDCH sesuai Multislot Class. Gambar 2.9 Alokasi Multislot vs SRA Dengan SRA, maka untuk TBF yang mengalirkan LLC PDU yang memiliki ukuran lebih kecil dari 250 bytes akan mendapat alokasi 1 PDCH sedangkan TBF yang mengalirkan LLC PDU yang lebih besar akan mendapat alokasi sesuai prosedur standar atau Multislot. Gambar 2.10 Metode penentuan SRA 14

Penentuan penggunaan prosedur SRA atau Multislot dilakukan berdasarkan pengamatan pada semua LLC PDU yang terdapat pada buffer dengan criteria sebagai berikut: a. Jika seluruh LLC PDU pada buffer berukuran lebih kecil dari 250 bytes, maka akan digunakan SRA. b. Jika setidaknya terdapat satu LLC PDU yang berukuran lebih besar 250 bytes maka prosedur standar atau Multislot yang digunakan. SRA hanya berfungsi untuk mengalirkan data pada arah Downlink (DL) yaitu dari system jaringan menuju MS. Berikut adalah diagram alur dari proses alokasi PDCH dengan fitur SRA: Start 10 PDU berada di LLC PDU Buffer Mengamati/mengukur ukuran tiap-tiap PDU Tidak Apakah seluruh PDU (10 PDU) berukuran < 250 bytes? Ya Sediakan TS PDCH dengan menggunakan Metode Standar yaitu Mempertimbangkan kemampuan Multislot Class MS. Sediakan TS PDCH menggunakan SRA yaitu hanya 1 TS PDCH. Data dikirmkan dengan TS PDCH yang disediakan Selesai Gambar 2.11 Diagram Alur SRA 15