TUGAS AKHIR ANALISIS HANDOFF JARINGAN UMTS DENGAN MODEL PENYISIPAN WLAN PADA PERBATASAN DUA BASE STATION UMTS Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Depertemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Oleh: Nama : Selfi Sinaga NIM : 120422012 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR ANALISIS HANDOFF JARINGAN UMTS DENGAN MODEL PENYISIPAN WLAN PADA PERBATASAN DUA BASE STATION UMTS Oleh: SELFI SINAGA 120422012 Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN Sidang pada Tanggal 18 Bulan April Tahun 2015 di depan Penguji: 1. Ketua Penguji : Ir. Arman Sani, MT 2. Anggota Penguji : Suherman, ST, M.Com, Ph.D Disetujui Oleh: Pembimbing Tugas Akhir Dr. Maksum Pinem, ST. MT. NIP: 19681004 200012 1 001 Diketahui Oleh: Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si. NIP.195405311986011002
ABSTRAK Handoffmerupakan proses perpindahan pelayanan dari satu sel ke sel yang lain, yang disebabkan parameter propagasi sinyal tidak lagi memenuhi batas threshold untuk dilayani oleh BS yang sebelumnya.horizontal handoff merupakan proses handoff yang terjadi pada jaringan dengan standar teknologi yangsama seperti antara dua atau lebihjaringan selular 3G, sedangkanverticalhandoff merupakan proses handoff yang terjadi pada jaringan dengan standar teknologi yang berbeda seperti jaringan selular 3G dan WLAN. Vertical handoff dapat memenuhi kebutuhan MS untuk dapat terhubung dengan semua jaringan yang ada. Tugas Akhir ini menganalisis peningkatan kinerjajaringan saat dilakukan penyisipan WLAN di perbatasan dua jaringan UMTS. Jaringan WLAN tersebut berfungsi untuk melayani MS ketika sinyal kedua UMTS yang berdekatan lemah, sehingga diharapkan proses komunikasi akan semakin baik. Evaluasi kinerja akan disimulasikan dalam program MATLAB dengan parameter kinerja yang dianalisis yaitu jumlah handoff dan probabilitas outage. Hasil simulasi menunjukkan bahwa dengan melakukan penyisipan WLAN di perbatasan dua jaringan UMTS, nilai probabilitas outage semakin kecil yaitu pada titik perbatasan sel UMTS 1 dan UMTS 2 pada jarak 910 meter dengan variasi S min = -80 dbm diperoleh 0,679 menjadi 0, pada S min = -85 dbm diperoleh 0,385 menjadi 0, dan padas min = -90 dbm diperoleh 0,141 menjadi 0.Namun jumlah handoff semakin meningkat, pada S min = -80 dbm diperoleh rata-rata jumlah handoff 1 menjadi 5,64 kali, pada S min = -85 dbm diperolehrata-rata jumlah handoff 1,76 menjadi 7,60 kali dan padas min = -90 dbm diperoleh rata-rata jumlah handoff 4,16 menjadi 7,60 kali. Dimana semakin besar S min (batas threshold)yang ditentukan semakin kecil nilai probabilitas outagenya dan semakin banyak jumlah handoff yang teradi. i
KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus karena atas berkat dan rahmat-nya, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulisan Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah: ANALISIS HANDOFF JARINGAN UMTS DENGAN MODEL PENYISIPAN WLAN PADA PERBATASAN DUA BASE STATION UMTS Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Ayahanda Budiman Sinaga dan Ibunda Sohmeria Saragih serta seluruh keluarga penulis yang terkasih yang telah mendoakan dan memberikan dukungan baik moril maupun materil kepada penulis sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan. 2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, Msi, selaku ketua Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Ir. Sihar P. Panjaitan, MT sebagai Dosen Wali penulis, yang selalu memberikan dukungan sebagai wali penulis. ii
5. Bapak Dr. Maksum Pinem, ST,MT selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas nasehat, bimbingan, dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 6. Bapak Ir. Arman Sani, MT selaku Dosen Penguji Tugas Akhir, atas nasehat dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 7. Bapak Suherman, Ph.D selaku Dosen Penguji Tugas Akhir, atas nasehat dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 8. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Elektro yang telah memberikan bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 9. Kelompok kecilku Apostolos In Joyful, Adik-adikku The Winner s, Keluargaku di ALC, Para sahabat penulis di KMKS, teman-teman seperjuangan Ekstensi Telekomunikasi stambuk 2012, beserta Bg Leonardo Siregar yang telah banyak memberi motivasi serta dorongan kepada penulis. 10. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini jauh dari sempurna baik dari segi materi maupun cara penyajiannya. Oleh karena itu, penulis siap menerima saran dan kritik dari pembaca untuk menyempurnakan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis berharap agar Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Medan, 18 April 2015 ( Selfi Sinaga ) NIM: 120422012 iii
DAFTAR ISI ABSTRAK...i KATA PENGANTAR...ii DAFTAR ISI...iv DAFTAR GAMBAR...vii DAFTAR TABEL...viii DAFTAR SINGKATAN...ix BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang...1 1.2 Rumusan Masalah...2 1.3 Tujuan Penelitian...2 1.4 Batasan Masalah...2 1.5 Metode Penelitian...3 1.6 Sistematika Penulisan...4 BAB II JARINGAN WIRELESS 2.1 Konsep Wireless...6 2.2 Sistem Komunikasi Selular...8 2.2.1 Bentuk Sel...10 2.3 Wireless LAN...11 2.3.1 Komponen Wireless LAN...12 2.3.2 Protokol Wireless LAN...13 2.4 Propagasi Sinyal...14 2.4.1 Parameter Propagasi...15 iv
2.5 Sistem Handoff...17 2.5.1 Jenis-jenis Handoff...17 2.5.1.1 Berdasarkan proses transfer kanal...17 2.5.1.2 Berdasarkan kontrol handoff...18 2.5.1.3 Berdasarkan Janis jaringan...20 2.5.2 Teknologi vertical handoff...21 2.6 Proses Vertical Handoff...23 2.7 Kriteria Vertical Handoff...24 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Persiapan Awal Penelitian...26 3.2 Model Lintasan...27 3.3 Kuat Sinyal Diterima (RSS)...27 3.4 Parameter Kinerja Handoff...30 3.5 Algoritma handoff....30 BAB IV ANALISA KINERJA VERTICAL HANDOVER MENGGUNAKAN ALGORITMA ADAPTIVE LIFETIME BASED PADA JARINGAN WIRELESS HETEROGEN 4.1 Rancangan Sistem...32 4.2 Susunan Parameter Simulasi Sistem...33 4.3 Flowchart Simulasi...34 4.4 Analisa Hasil Simulasi...37 4.4.1 Analisis Kinerja Handoff Terhadap Parameter Kinerja (Probabilitas Outage dan Jumlah Handoff)...42 4.4.1.1 Pengaruh Penyisipan WLAN Terhadap Nilai Probabilitas Outage.42 v
4.4.1.2 Pengaruh Penyisipan WLAN terhadap Jumlah Handoff...44 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan...46 5.2 Saran...47 DAFTAR PUSTAKA...48 LAMPIRAN vi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Perkembangan jaringan wireless... 6 Gambar 2.2 Arsitektur jaringan selular... 9 Gambar 2.3 Protokol IEEE 802.11... 13 Gambar 2.4 Fenomena Propagasi Oleh Lingkungan... 14 Gambar 2.5 Grafik pathloss, shadowing dan fast fading... 15 Gambar 2.6 Perbedaan HorizontalHandoff dan VerticalHandoff... 21 Gambar 3.1 Model lintasan... 27 Gambar 4.1 Model sistem dua jaringan UMTS tanpa WLAN... 32 Gambar 4.2 Model sistem dengan WLAN di perbatasan dua jaringan UMTS... 33 Gambar 4.3 flowchart Horizontal handoff berbasis kuat sinyal dengan hysteresis... 35 Gambar 4.4 flowchart Vertical handoff berbasis kuat sinyal dengan hysteresis. 36 Gambar 4.5 Kuat sinyal yang diterima MS sebelum ada WLAN di perbatasan dua jaringan UMTS... 37 Gambar 4.6 Rata-rata Kuat sinyal yang diterima MS sebelum ada WLAN di perbatasan dua jaringan UMTS... 38 Gambar 4.7 Kuat sinyal yang diterima MS setelah ada WLAN di perbatasan dua jaringan UMTS... 40 Gambar 4.8 Rata-rata Kuat sinyal yang diterima MS setelah ada WLAN di perbatasan dua jaringan UMTS... 40 Gambar 4.9 Grafik pengaruh penyisipan WLAN terhadap probabilitas outage. 43 Gambar 4.10 Grafik pengaruh penyisipan WLAN terhadap jumlah handoff... 45 vii
DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Susunan parameter simulasi sistem... 33 Tabel 4.2 Kasus UMTS - - - -> UMTS pada S min = -80 dbm... 38 Tabel 4.3 Kasus UMTS - - - -> UMTS pada S min = -90 dbm... 39 Tabel 4.4 Kasus UMTS - - - -> AP - - - -> UMTS pada S min = -80 dbm... 41 Tabel 4.5 Kasus UMTS - - - -> AP - - - -> UMTS pada S min = -90 dbm... 41 Tabel 4.6 Pengaruh penyisipan WLAN terhadap nilai Probabilitas outage... 42 Tabel 4.7 Pengaruh penyisipan WLAN terhadap jumlah handoff... 44 viii
DAFTAR SINGKATAN MS AP WLAN BS TDMA CDMA GSM GPRS EDGE ITU UMTS BTS BSC RAN MSC ISDN GMSC IWF PSTN ISC HLR VLR = Mobile Station = Access Point = Wireless Local Area Network = Base Station = Time Division Multiple Access = Code Division Multiple Access = Global System for Mobile Communication = General Packet Radio Service = Enhanced Data rate for GSM Evolution = International Telecommunication Union = Universal Mobile Telecommunications System = Base Transceiver Station = Base station Controller = Radio Access Network = Mobile Switching Center = Integrated Services Digital Network = Gateway MSC = Interworking Function = Public Switch Telephone Network = International Switching Center = Home Location Register = Visitor Location Register ix
AUC EIR OCM TMN MAC CSMA CA DCF PCF IBSS BSS ESS LLC PLCP QoS IETF NCHO MAHO MCHO NAHO HHO VHO RSS ASST = Authentication Center = Equipment Identify Register = Operation and Maintenance Center = Telecommunication Management Network = Medium Acess Control = Carrier Sense Multiple Access = Collision Avoidance = Distributed Coordination Function = Point Coordination Function = Independent Basic Service Sets = Basic Service Sets = Extended Service Sets = Logical Link Control = Physical Layer Convergence Protocol = Quality of Service = Internet Engginering Task Force = Network controlledhandoff = Mobile assistedhandoff = Mobile Controlledhandoff = Network AssitedHandoff = Horizontal handoff = Verticalhandoff = Received Signal Strenght =Aplication Signal Strenght Threshold x