BAB II ARSITEKTUR SISTEM CDMA 2. 1 Code Division Multiple Access (CDMA) Dalam perkembangan teknologi telekomunikasi telepon selular terutama yang berkaitan dengan generasi ke tiga CDMA merupakan teknologi pilihan masa depan. Code Division Multiple Access (CDMA) merupakan salah satu teknik multiple access yang banyak diaplikasikan untuk selular maupun fixed wireless. Konsep dasar dari teknik multiple access yaitu memungkinkan suatu titik dapat diakses oleh beberapa titik yang saling berjauhan dengan tidak saling mengganggu. Teknik multiple access mempunyai arti bagaimana suatu spekrum radio dibagi menjadi kanal-kanal dan bagaimana kanal-kanal tersebut dialokasikan untuk pelanggan sebanyak-banyaknya dalam satu sistem[1]. CDMA merupakan teknologi multiple access yang membedakan satu pengguna dengan pengguna lainnya menggunakan kode-kode khusus dalam lebar pita frekuensi yang ditentukan. Sistem CDMA merupakan pengembangan dari dua sistem multiple access sebelumnya. CDMA memiliki konsep multiple access yang berbeda dengan time division multiple access (TDMA) dan frequency division multiple access (FDMA)[2]. 2. 2 Perkembangan Multiple Akses Pada dasarnya ada 3 sistem yaitu FDMA (Frequency Division Multiple Access), TDMA (Time Division Multiple Access), dan CDMA (Code Division Multiple Access). Teknik FDMA bekerja dengan membagi alokasi lebar bidang spektrum frekuensi yang tersedia menjadi bagian-bagian kecil spektrum fekuensi
yang dialokasikan pada setiap penggunaannya sebagai suatu kanal komunikasi, seperti terlihat pada Gambar 2.1[3]. Dalam FDMA setiap pengguna diberikan alokasi bidang frekuensi tertentu selama melakukan proses percakapan. Sehingga dalam waktu yang sama hanya satu pengguna yang dapat memanfaatkan kanal frekuensi tersebut. Gambar 2. 1 Ilustrasi Sistem FDMA Dimana: f : frekuensi t : time (waktu) Dalam TDMA kepada setiap pengguna diberikan alokasi celah waktu (time slot) tertentu sebagai kanal komunikasi pada potongan spektrum frekuensi yang telah dialokasikan sehingga aliran informasi tidak terpotong-potong pada setiap slot waktu seperti dilihat pada Gambar 2.2[3]. Karena selang antara celah waktu sangat pendek maka yang terdengar oleh pengguna seperti aliran informasi kantinyu biasa. Jadi beberapa panggilan menggunakan satu frekuensi yang sama dengan waktu yang berbeda.
Gambar 2. 2 Ilustrasi Sistem TDMA Dimana: f : frekuensi t : time (waktu) Teknik CDMA adalah temuan yang lebih baru dibandingkan dengan FDMA dan TDMA. Teknik CDMA berawal pada tahun 1949 ketika Claude Shanon dan Robert Pierce menyampaikan ide dasar CDMA. Teknik ini merupakan temuan yang brilian karena kanal yang satu dengan yang lainnya tidak dibedakan dari frekuensi/ FDMA atau waktu/tdma yang secara awam lebih mudah dipahami, melaikan dengan perbedaan kode. Kode ini dikenal dengan pseudorandom code sequence. Cara kerja dari CDMA ini adalah dengan menebar/ menggunakan kode-kode pada satu frekuensi yang lebih besar dar FDMA dan TDMA dan penggunaan waktu bersamaan. Jadi tiap panggilan diwakili satu kode pada frekuensi dan waktu yang sama. Jika ada beberapa frekuensi yang digunakan maka merupakan kombinasi FDMA-CDMA. System yang memakai akses jamak ini adalah CDMA2000 1x. jadi pada CDMA, seluruh pelanggan menggunakan frekuensi yang sama pada waktu yang sama. Hal ini dapat di lihat pada Gambar 2.3[3]. Sifat CDMA yang lain 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 menggangu
sinyal-sinyal CDMA yang tersebar di pita frekuensi lain. Gambar 2. 3 Ilustrasi Sistem CDMA Dimana: f : frekuensi t : time (waktu) 2. 3 Arsitektur Jaringan CDMA Teknologi CDMA pada awalnya dipergunakan dalam komunikasi radio militer Amerika Serikat (AS), mulai tahun 1990 patennya diberikan kepada Qualcomm, Inc. dan dijadikan sebagai standar seluler digital di AS sejak tahun 1993. Oleh karena itu tidak heran jika teknologi ini sangat aman karena tidak dapat digandakan (dikloning). Sehingga teknologi ini sangat cocok bagi kegunaan layanan telepon banking, seperti transfer, cek saldo. Adapun arsitektur dari jaringan CDMA seperti yang dilihat pada Gambar 2.4[4].
Gambar 2. 4 Arsitektur Jaringan CDMA 2.3.1 Mobile Station (MS) Mempunyai fungsi untuk membentuk dan memelihara hubungan baik voice maupun data. Pembentukan hubungan dilakukan dengan meminta kanal radio dari access network. Setelah terbentuk MS bertanggung jawab menjaga kanal radio dan melakukan buffer packet bila kanal radio sedang tidak tersedia. Pada saat dinyalakan, MS secara otomatis melakukan registrasi ke home location register. 2.3.2 Base Tranceiver Station (BTS) BTS merupakan bagian penting dalam cell site, yang berfungsi mengalokasikan frekuensi dan daya yang digunakan oleh user. BTS memiliki peralatan fisik radio yang digunakan mentransmisikan dan menerima sinyal
CDMA ke user dan sebaliknya. Beberapa fungsi lain yang dilakukan oleh BTS adalah mengontrol frekuensi pembawa pada sel, mengatur alokasi daya untuk traffic overhead dan soft handoff pada arah forward. 2.3.3 Base Station Controller (BSC) BSC bertanggung jawab untuk mengontrol semua BTS yang berada di dalam daerah cakupannya serta mengatur rute paket data dari BTS ke Packet Data Serving Node (PDSN) BSC berfungsi sebagai: a. Mendukung kontrol terhadap call processing, call set up, dan call release. b. Melakukan kontrol terhadap poses soft handoff dan hard handoff. c. Melakukan kontrol terhadap transmit power MS. d. Melakukan kontrol beban BTS. e. Statistic management. 2.3.4 Mobile Swicthing Center (MSC) MSC atau sering juga disebut sebagai interface antara Base Station Controller (BSC) dengan Public Switched Telephone Network (PSTN) djaringan data Integrated Services Digital Network (ISDN) melalui gateway MSC (G- MSC), mempunyai beberapa kegunaan sebagai berikut : a. Mengatur komunikasi diantara pelanggan seluler dengan pelanggan jaringan telekomunikasi lainnya. b. Melakukan koordinasi setting-up panggilan dari dan keluar user seluler. c. Merupakan pusat dari sistem radio seluler. d. Mengatur panggilan baik originating maupun terminating calls.
e. Bertanggung jawab untuk set-up, routing, informasi accounting, kontrol dan terminasi panggilan. 2.3.5 Visitor Location Register (VLR) Visitor Location Register (VLR) berisi informasi dinamis tentang data pelanggan dari HLR yang diperlukan untuk pengontrlan panggilan termasuk lokasi pelanggan yang berada dalam area VLR tersebut. Dalam penerapannya VLR biasanya terintegrasi dengan MSC. Database VLR ini hanya akan dipergunakan selama suatu MS terdaftar dalam area VLR tersebut. Fungsi control yang dilakukan oleh VLR meliputi pengambilan data layanan pelanggan dari HLR ketika suatu MS terdaftar dalam VLR dan menghapus data ketika MS tersebut meninggalkan area VLR. VLR secara temporary menyimpan dan mengontrol semua informasi dari MS yang berada diwilayahnya. Ketika user melakukan panggilan maka VLR mentransmisikan semua informasi yang berhubungan dari MSC. 2.3.6 Home Location Register (HLR)/ Authentication Center (AC). HLR merupakan database yang berisi management dari MS yang menyimpan seluruh data user seperti lokasi user, dan shared secret data (SSD) semua user. HLR merupakan pusat Autentifikasi (AuC) dan pusat penyimpanan Electronic Serial Number (ESN) setiap user yang sudah melakukan registrasi. AC digunakan untuk mengontrol informasi yang dibutuhkan untuk proses autentikasi MS yang terhubung dengan HLR dengan melakukan eksekusi algoritma
autentikasi, membangkitkan SSD, dan melakukan perbaikan gangguan autentikasi. 2.3.7 Authentication, Authorization, Accounting (AAA) AAA melakukan proses authentication, authorization, dan accounting untuk jaringan paket data dengan memanfaatkan Remote Access Dial-in User Service (RADIUS) protocol. AAA server berkomunikasi dengan PDSN melalui IP dan melakukan fungsi-fungsi sebagai berikut : a. Autentikasi yang terhubung dengan koneksi Point to Point Protocol (PPP) dan IP. b. Authorisasi untuk profil layanan, distribusi, keamanan, dan management accounting. 2.3.8 Gateway Mobile Switching Center (GMSC) GMSC meminta informasi routing dari panggilan user dan menyediakan hubungan / pemutusan di jaringan. 2.3.9 Short Message Service Center (SMSC) SMSC bertanggung jawab dalam penyampaian, penyimpanan dan pengajuan suatu pesan singkat. 2. 4 Sifat-Sifat CDMA Pada dasarnya sistem selular CDMA memiliki sifat antara lain:
1. Multi Diversitas Diversitas adalah usaha untuk mengurangi fading. Ada tiga tipe diversitas yang sering digunakan yaitu diversitas waktu, frekuensi, dan ruang. 2. Daya pancar rendah Disamping peningkatan kapasitas secara langsung, hal lain adalah menurunnya Eb/E0 yang dibutuhkan untuk mengatasi noise dan interferensi. Ini berarti penurunan level daya pancar yang dibutuhkan. 3. Keamanan Bentuk pengacakan sinyal pada sistem Code Division Multiple Access memungkinkan tingkat keamanan yang tinggi. Meskipun system CDMA sudah memiliki tingkat keamanan yang tinggi, sistem ini masih tetap mungkin dikembangkan dengan menggunakan teknik pengacakan yang ada. 4. Soft Handover Soft Handover memungkinkan kedua sel melayani Mobile Station secara bersamaan. 5. Kapasitas Pada sistem CDMA kapasitas yang besar diperoleh terutama karena frekuensi yang sama dapat dipakai oleh semua sel[5]. Adapun kelemahan dan keunggulan dari sistem CDMA adalah : 1. Kelemahan, antara lain : a. Daya yang diterima oleh stasiun utama dari pengguna dekat lebih tinggi dibandingkan dengan daya yang diterima dari pengguna yang lokasinya jauh.
b. Untuk penerimaan yang benar, kesalahan sinkronisasi dari kode yang dibangkitkan dan urutan kode yang diterima kecil. c. Penggunaan yang dekat dengan stasiun utama akan membangkitkan interferensi yang besar bagi pengguna yang jauh dari stasiun utama sehingga menyulitkan penerimaan sinyal. 2. Keunggulan, antara lain : a. CDMA menggunakan seluruh spektrum frekuensinya secara sekaligus, sehingga kemungkinan gagal panggil (drop call) oleh penggunanya sangat minim. b. Sebagai teknologi militer CDMA sangat tahan terhadap gangguan cuaca dan interferensi. c. Daya pancarnya yang sangat rendah (1/100 GSM) memungkinkan hand phone CDMA irit dalam mengonsumsi baterei, sehingga dapat beroperasi lebih lama untuk bicara maupun stand by. d. CDMA tidak dapat digandakan (dikloning) karena setiap pelanggan diberikan kode yang berbeda (unik). Kode-kode ini sangat sulit dilacak karena bersifat acak[6].