ANALISIS PERBANDINGAN THROUGHPUT PADA GENERAL PACKET RADIO SERVICE (GPRS) DAN ENHANCED DATA RATE FOR GSM EVOLUTION (EDGE) Yuli Kurnia Ningsih, Suhartati Agoes & Winer Sampekalo* Dosen-Dosen Jurusan Teknik Elektro-FTI, Universitas Trisakti Abstract The Presence of Enhanced Data rate for GSM Evolution (EDGE) to give new solution in high speed transfer. EDGE technology prepared for service data and prepare to wide bandwitdh service. Throughput is one of kind way to measured network condition of GPRS and EDGE. Throughput is total time that needed to send data so that we know the velocity from data transmission of GPRS and EDGE. This paper is presence of throughput between excessting network GPRS system and EDGE. Analysis result, EDGE Throughput almost 3 times of GPRS throughput Keyword: Enhanced Data rate for Global Evolution (EDGE), General Packet Radio Service (GPRS), throughput 1. Pendahuluan Kebutuhan pelanggan akan layanan pita lebar menyebabkan terus diadakan inovasi untuk memenuhinya. Enhanced Data rate for Global Evolution (EDGE) merupakan salah satu teknologi untuk menuju kearah layanan pita lebar yang berasal dari pengembangan jaringan Global System for Mobile (GSM) dengan membagi sumber daya kanal radio secara dinamis antara layanan packet service dengan layanan circuit switch GSM. Standar EDGE menawarkan akses berbasis packet switch di mana sumber daya kanal fisik yang ada akan dibagi secara efisien antara pemakai yang sedang aktif. Kanal frekuensi yang ada diberikan kepada pelanggan hanya ketika diperlukan oleh user. Dengan menggunakan teknologi ini sejumlah user akan membagi kanal radio dengan mengadaptasikan kecepatan data masing-masing, sehingga kecepatan data yang tinggi akan diperoleh ketika banyak sumber daya yang sedang tidak digunakan. * Alumni Jurusan Teknik Elektro FTI, Universitas Trisakti
Implementasi EDGE telah memberikan harapan suatu layanan baru dengan biaya yang lebih bervariasi serta kemampuan untuk mengakses layanan data dengan bit rate yang cukup tinggi. Saat dilakukan implementasi EDGE pada jaringan GPRS maka perlu diatur suatu pola alokasi timeslot tertentu yang diambil dari kanal trafik pada GPRS serta pengubahan teknik moduasi dan error tolerant. Pada penelitian ini dilakukan analisis perbandingan throughput pada General Packet Radio Service (GPRS) dan Enhanced Data rate for GSM evolution (EDGE). Throughput adalah jumlah waktu yang diperlukan untuk mengirimkan pesan data, sehingga dapat diketahui kecepatan dan kemampuan dari transmisi data. Rumus throughput ( ) adalah: Paketdata x 8 (kbps) (1) Total waktu untuk transmisi: = assig + tx + error_correction + final_acks (second) dimana: assig tx error_correction n final_acks = durasi untuk channel assignment = 2 second = periode transmisi data block pertama kali = 4 second = menangani waktu untuk backward error contro l = n second = packet data ( bytes) = final Acknowledgement dan waktu transmisi = 5 second 2. General Packet Radio Service (GPRS) dan Enhanced Data rate for GSM Evolution (EDGE) GPRS merupakan salah satu teknologi yang menjembatani peralihan teknologi 2G ke 3G. Untuk mendukung GPRS, beberapa elemen baru ditambahkan dalam jaringan GSM. Dalam pengalokasian kanal GPRS, terdapat beberapa kombinasi pemakaian timeslot, tergantung dari throughput yang akan dicapai oleh suatu operator, biasanya hanya 30
Yuli Kurnia Ningsih, Suhartati Agoes & Winer Sampekalo. Analisis Perbandingan Throughput Pada mengalokasikan 1 timeslot untuk GPRS (Reserved Timeslot GPRS) dalam satu frekuensi pembawanya, 2 timeslot untuk switchable dan sisanya untuk Circuit Switch. Laju bit yang dihasilkan tergantung dari Coding Scheme (CS) yang digunakan. Terdapat 4 Coding Scheme yang mendukung dalam aplikasi GPRS, yaitu CS-1, CS-2, CS-3, dan CS-4 (Erric,2005: 6). GPRS yang diimplementasikan menggunakan coding scheme 1 dan 2. Coding Scheme berhubungan dengan koreksi kesalahan, semakin besar laju data dari suatu CS maka koreksi kesalahannya semakin turun. Penggunaan jenis Coding Scheme berdasarkan pada kondisi radio link dari jaringan. CS 2 digunakan apabila kualitas radio link suatu MS sangat tinggi, sehingga throughput yang tinggi dapat dihasilkan dengan koreksi kesalahan yang minimal. Apabila radio mengalami penurunan kualitas, maka pentransmisian kembali akan diawali dengan meningkatkan level dari Forward Error Corection (FEC). Sehingga Coding Scheme yang digunakan adalah CS 1. GPRS mempunyai laju data maksimum sebesar 171,2 kbps, angka tersebut diperoleh apabila coding scheme yang digunakan oleh suatu operator tersebut adalah CS 4 dan alokasi timeslot yang diberikan 8 GPRS reserved timeslot (ETSI,1999: 5) EDGE merupakan salah satu standar untuk wireless data yang diimplementasikan pada jaringan selular GSM dan merupakan tahapan lanjutan dalam evolusi menuju mobile multi media communication. EDGE menggunakan kanal radio 200 khz, yang berarti sama dengan yang digunakan GSM. Jika dilihat secara teknis, EDGE mengijinkan jaringan GSM untuk memberikan radio access bearers baru dalam core network. EDGE didesain untuk menambah efisiensi spektral melalui link quality control. EDGE memerlukan kanal transmisi yang lebar dan kemudahan dalam mengatur penggunaan time slot serta mendukung semua komunikasi, termasuk voice, data dan video. Perubahan utama GSM untuk mendukung laju data yang tinggi yaitu dengan memperkenalkan modulasi baru (8PSK). Modulasi 8PSK 31
membawa 3 bit per simbol sedangkan modulasi GMSK hanya 1 bit per simbol. Kecepatan laju data dalam EGPRS/EDGE dapat ditingkatkan sampai 3 kali dengan menyesuaikan kanal fading fluctuation dan pemilihan coding scheme yang sesuai (ETSI,1999: 7) 3. Implementasi EDGE pada Jaringan GSM-GPRS Sebelum EDGE benar benar diterapkan pada seluruh jaringan eksisting, perlu dilakukan trial project. Dalam penelitian ini data diambil secara sample pada 2 wilayah di daerah Jakarta Selatan yang hanya menggunakan transceivers GSM 1800 MHz-Macro. EDGE TRX perlu diupgrade pada tiap tiap sektor yang akan digunakan untuk EDGE. Peng-update-an perangkat lunak juga dilakukan agar mendukung EDGE. Pengubahan parameter terpusat pada BSS,BSC BTS dan TRX. Pengalokasian timeslot pada EDGE berbeda dengan pengalokasian timeslot pada GPRS. Untuk mendapatkan laju data antara 8.8 sampai 59.2 kbps, pengalokasian Abis secara tradisional, yang digunakan GPRS, tidak lagi digunakan dalam transmision resouces. Dynamic Abis feature diperkenalkan untuk mendapatkan optimalisasi dalam pengiriman data, dengan pemisahan Pulse Code Modulations(PCM) dalam timeslot permanen yang digunakan untuk signalling dan voice serta menyediakan sebuah dynamic pool untuk data. Modulasi yang digunakan pada GPRS adalah GMSK, sedangkan pada EDGE menggunakan modulator 8-PSK. Hal ini merupakan salah satu penyebab perbedaan laju data yang dimiliki GPRS dengan EDGE. Modulasi 8-PSK memberikan perubahan fase tiap 3 bit, sedangkan GMSK perubahan phase terjadi tiap bit. Selanjutnya akan dianalisis, mengapa 8-PSK yang dijadikan standar dalam modulasi EDGE (Smith,2002:40). 4. Hasil Uji Coba Berjalan (Drive Test ) GPRS dan EDGE Uji coba ini bertujuan untuk mengetahui waktu respon dari jaringan pada saat MS terhubung dengan jaringan EGPRS. Tabel 1. di bawah ini 32
Yuli Kurnia Ningsih, Suhartati Agoes & Winer Sampekalo. Analisis Perbandingan Throughput Pada menunjukkan hasil drive test untuk pengujian throughput yang dihasilkan pada jaringan GPRS dan EDGE. Tabel 1. Hasil pengukuran throughput GPRS dan EDGE Wilayah 1 No. test Sistem Bit rate transfer data (FTP downlink) Throughput 1 GPRS 0 Kbytes 0 kbps 2 GPRS 200 Kbytes 42.8 kbps 3 GPRS 400 Kbytes 40.3 kbps 4 GPRS 600 Kbytes 41.0 kbps 5 GPRS 800 Kbytes 32.9 kbps 6 GPRS 1 Mbytes 38.1 kbps 7 EDGE 200 Kbytes 78.6 kbps 8 EDGE 400 Kbytes 96.6 kbps 9 EDGE 600 Kbytes 144.3 kbps 10 EDGE 800 Kbytes 163.5 kbps 11 EDGE 1 Mbytes 138.9 kbps Tabel 2. Hasil pengukuran throughput GPRS dan EDGE Wilayah 2 No. test Sistem Bit rate transfer data (FTP uplink) Throughput 1 GPRS 0 Kbyte 0 kbps 2 GPRS 200 Kbytes 27.3 kbps 3 GPRS 400 Kbytes 39.8 kbps 4 GPRS 600 Kbytes 41.2 kbps 33
No. test Sistem Bit rate transfer data (FTP uplink) Throughput 5 GPRS 800 Kbytes 32.7 kbps 6 GPRS 1 Mbytes 39.4 kbps 7 EDGE 0 Kbyte 0 kbps 8 EDGE 200 Kbytes 76.6 kbps 9 EDGE 400 Kbytes 89.8 kbps 10 EDGE 600 Kbytes 135 kbps 11 EDGE 800 Kbytes 163,5 kbps 12 EDGE 1 Mbytes 133,8 kbps Dapat dilihat pada Tabel 1. dan 2. di atas bahwa hasil pengukuran untuk pengujian throughput pada Wilayah 1 dan Wilayah 2 dengan besar data yang akan dikirimkan 1 Mbytes untuk downlink dan uplink hasil throughput pada FTP downlink masih 38,1 kbps dan 39,4 kbps sedangkan saat EDGE test throughput menjadi 138,9 kbps dan 133,8 kbps. Tabel 3. Hasil Perhitungan Throughput GPRS untuk Wilayah 1 Paket Data (Kbytes) Throughput Throughput (30 kbps) 0 0 0 200 55.45 90.90 400 68.50 131.52 600 74.33 154.83 800 77.65 169.94 1000 79.77 180.46 34
Yuli Kurnia Ningsih, Suhartati Agoes & Winer Sampekalo. Analisis Perbandingan Throughput Pada Tabel 4. Hasil perhitungan Throughput GPRS untuk Wilayah 2 Paket Data (kbytes) Throughput (kbps) Throughput (kbps) 0 0 0 200 55.45 29,26 400 68.50 29,62 600 74.33 29,75 800 77.65 29,81 1000 79.77 29,84 Gambar 1. Sampai dengan Gambar 4. berikut ini adalah perbandingan grafik throughput yang diperoleh dari hasil perhitungan (Tabel 3. dan Tabel 4.) dan hasil pengukuran (measured) dengan menggunakan software Nokia 6630. Gambar 1. Perbandingan Hasil Perhitungan dan Pengukuran Throughput untuk jaringan GPRS dengan data rate 11.2 kbps pada Wilayah 1. 35
Gambar 2. Perbandingan Hasil Perhitungan dan Pengukuran Throughput untuk jaringan GPRS dengan data rate 11.2 kbps pada Wilayah 2. Gambar 3. Perbandingan Hasil perhitungan dan pengukuran Throughput untuk jaringan EDGE dengan data rate 30 kbps pada Wilayah 1. 36
Yuli Kurnia Ningsih, Suhartati Agoes & Winer Sampekalo. Analisis Perbandingan Throughput Pada Gambar 4. Perbandingan Hasil perhitungan dan pengukuran Throughput untuk jaringan EDGE dengan data rate 30 kbps Wilayah 2 Dari Gambar 1. samapai dengan Gambar 2. di atas dapat diketahui bahwa: 1. PPerbandingan antara hasil perhitungan dengan hasil pengukuran throughput GPRS, terlihat bahwa hasil pengukuran lebih rendah dan lebih stabil dibandingkan dengan hasil perhitungan throughput GPRS 2. NNilai throughput EDGE lebih besar dari nilai throughput sistem GPRS. Hal ini dikarenakan oleh perbedaan penggunaan Coding Scheme dimana pada pengukuran GPRS ini menggunakan CS2 dan EDGE menggunakan MCS 6. Aplikasi internet seperti http merupakan kunci dari pengukuran untuk mewakili throughput performance dari sisi aplikasi. Tes dilakukan dengan MS yang mendukung 2 timeslot untuk download. Tabel-tabel di bawah ini menunjukkan hasil dari pengukuran web browsing dengan GPRS dan EDGE pada lokasi di Wilayah 1 dan di Wilayah 2. 37
Tabel 5. Hasil Web Browsing dengan GPRS pada wilayah 1 Data transfer Download Upload Total data transfer 9,4 KB 2,0 KB Maximum transfer rate 47,6 kbps 13,3 kbps Average transfer rate 25,6 kbps 5,6 kbps Tabel 6. Hasil Web Browsing dengan EDGE pada wilayah 1 Data transfer Download Upload Total data transfer 20,2 KB 3,5 KB Maximum transfer rate 47,6 kbps 13,3 kbps Average transfer rate 15,0 kbps 2,6 kbps Tabel 7. Hasil Web Browsing dengan GPRS pada wilayah 2 Data transfer Download Upload Total data transfer 18,5 KB 2,2 KB Maximum transfer rate 36,3 kbps 4,0 kbps Average transfer rate 10,1 kbps 1,2 kbps 38
Yuli Kurnia Ningsih, Suhartati Agoes & Winer Sampekalo. Analisis Perbandingan Throughput Pada Tabel 8. Hasil Web Browsing dengan EDGE pada wilayah 2 Data transfer Download Upload Total data transfer 11,0 KB 0,3 KB Maximum transfer rate 67,6 kbps 1,4 kbps Average transfer rate 32,2 kbps 0,7 kbps Dari hasil tes EDGE dengan web browsing di atas dapat dilihat saat melakukan dial up network. Hasil pengukuran pada Wilayah 1 menunjukkan besar data yang di transfer saat pengujian GPRS 9,4 Kbytes dimana pengujian maksimum transfer rate datanya pada saat download sebesar 47,6 kbps dengan rata-rata transfer ratenya 25,6 kbps. Bila dibandingkan dengan pengujian EDGE didapatkan dengan data yang di transfer sebesar 20,2 Kbytes dimana selama pengujian maksimum transfer rate datanya 47,6 kbps dan rata-rata transfer ratenya 15,0 kbps. Hal tersebut menunjukkan bahwa dengan transfer rate yang hampir sama, EDGE mampu mengirimkan data yang lebih besar dibandingkan GPRS. Dapat dilihat juga pada pengujian GPRS di daerah Wilayah 2 dengan data 18,5 Kbytes transfer ratenya 10,1 kbps dan pengujian EDGE dengan data 11,0 Kbytes transfer rate 32,2 kbps. 5. Kesimpulan Berdasarkan semua uraian dan analisis mengenai migrasi GPRS ke EDGE pada site di Wilayah 1 dan Wilayah 2, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Hasil pengukuran throughput EDGE hampir 3 kali laju bit GPRS. 2. Hasil perhitungan nilai throughput GPRS dan EDGE menunjukkan peningkatan kenaikannya yang lebih stabil bila dibandingkan dengan hasil pengukuran di lapangan. Hal tersebut dikarenakan tergantung dari kondisi kerja jaringan saat pengukuran. 39
3. Penggunaan modulator 8-PSK pada EDGE menghasilkan kecepatan pengiriman data lebih tinggi dibandingkan dengan kecepatan data oleh GPRS. DAFTAR PUSTAKA 1. Ericsson white paper. 2005. Introduction of high-speed data in GSM/GPRS networks. 2. ETSI GSM specification 02.60. 1999. Digital Cellular Communication System (Phase 2+); GPRS. Service Description, Stage 1. 3. ETSI GSM specification 03.60. 1999. Digital Cellular Communication System (Phase 2+): GPRS. Service Description, Stage 2. 4. Smith. Clint P.E. & Collins. Daniel, 2002, 3G Wireless Network, McGraw HillCompanies Inc. New York. 40