Obyektif Perkuliahan Memahami
konsep sistem komunikasi
bergerak Memahami
mekanisme terjadinya panggilan telepon bergerak
Referensi : MS Iqbal, 2001, Diktat dasar Telkom . Jurusan J urusan Teknik Teknik Elektro FT, Unram, Roger L Freeman, 1999, Fundamentals of Telecommunications, John Wiley & Sons, Inc. 2
Dasistel
Obyektif Perkuliahan Memahami
konsep sistem komunikasi
bergerak Memahami
mekanisme terjadinya panggilan telepon bergerak
Referensi : MS Iqbal, 2001, Diktat dasar Telkom . Jurusan J urusan Teknik Teknik Elektro FT, Unram, Roger L Freeman, 1999, Fundamentals of Telecommunications, John Wiley & Sons, Inc. 2
Dasistel
3
Dasistel
4
Dasistel
5
Dasistel
Telepon Radio Bergerak di AS •
Implementasi sistem telepon selular mulai berkembang cukup signifikan pada tahun 1970-an.
•
Tahun 1983 FCC akhirnya mengalokasikan sebanyak 666 kanal dupleks (40 MHz spektrum pada pita frekuensi 800 MHz, dimana setiap kanal satu arah memiliki lebar bidang 30 kHz pada seluruh spektrum dengan lebar bidang 60 kHz per kanal dupleks) bagi kanal AMPS.
•
AMPS adalah sistem telepon selular di AS yang pertama, dan disebarkan oleh Ameritech di Chicago.
•
Tahun 1989 FCC memberi tambahan 166 kanal (10 MHz) kepada penyedia layanan selular AS untuk mengakomodasi pertumbuhan dan permintaan yang melaju begitu cepat. Penggunaannya bergantung pada perencanaan penggunaan ulang frekuensi yang tepat. Akses jamak berdasarkan pada prinsip FDMA. 6
Dasistel
Kanal balik 990
991
1023
1
Kanal maju 2
799
990
824 – 849 MHz
Jumlah kanal Kanal balik Kanal maju
1
≤ N ≤ 799
1023
1
2
869 – 894 MHz
Frek tengah (MHz) 0,030 N + 825,0
990 ≤ N ≤ 1023
0,030 (N-1023) + 825,0
1
0,030 N + 870,0
≤ N ≤ 799
990 ≤ N ≤ 1023
7
991
0,030 (N-1023) + 870,0
Dasistel
799
Telepon Radio Bergerak di AS •
Sistem selular CDMA telah dikembangkan oleh Qulcomm dan telah distandardisasi oleh TIA sebagai IS-95
•
Sistem CDMA mendukung sejumlah pengguna tidak tetap pada frekuensi kanal lebar 1,25 MHz
•
AMPS analog membutuhkan sinyal paling sedikit 18 dB diatas interferensi kanal bersama untuk menjamin kualitas panggilan yang cocok, sedangkan CDMA dapat beroperasi pada lingkungan interferensi yang lebih tinggi
•
CDMA beroperasi dengan SNR (Signal to Noise Rasio) yang lebih kecil dibandingkan dengan teknik FM bidang sempit konvensional yang memberikan peluang sistem CDMA menggunakan kumpulan ferkuensi yang sama pada setiapa sel, untuk menyediakan kapasitas yang besar.
8
Dasistel
Telepon Radio Bergerak di AS •
Sistem Qualcomm menggunakan laju vocoder tidak tentu yang dilengkapi pendeteksi aktivitas bicara dengan pertimbangan untuk mengurangi laju permintaan data dan juga pengurasan baterai oleh pemancar bergerak.
•
Tahun 1990-an Motorolla pada frekuensi 800 MHz menggunakan sistem radio terintegrasi untuk memadukan pengiriman suara, layanan telpon selular, penyampaian pesan, dan kemampuan transmisi data pada jaringan yang sama
•
Awal tahun 1995 hadir lisensi baru layanan komunikasi personal PCS yang bekerja pada frekuensi 1800/1900 MHz.
9
Dasistel
Sistem Ra io Bergera Utara
i Ameri a
Standar
Tipe
Tahun
Masukan Jamak
Pita Frek (MHz)
Modulasi
BW kanal (kHz)
AMPS
Selular
1983
FDMA
824 - 894
FM
30
NAMPS
Selular
1992
FDMA
824 - 894
FM
10
USDC
Selular
1991
TDMA
824 - 894
CDPD
Selular
1993
FH / Paket
824 - 894
GMSK
30
IS-95
Selular / PCS
1993
CDMA
824 – 894 /
QPSK / BPSK
1250
GSC
Radio Panggil
1970
Simpleks
*) ada operator yang berbeda
FSK
12,5
POCSAG
Radio Panggil
1970
Simpleks
*) ada operator yang berbeda
FSK
12,5
FLEX
Radio Panggil
1993
Simpleks
*) ada operator yang berbeda
4-FSK
15
DCS1900
PCS
1994
TDMA
1850 - 1990
GMSK
200
PACS
PCS
1994
TDMA/FDMA
1850 - 1990
MIRS
SMR / PCS
1994
TDMA
*) ada operator yang berbeda
1800 - 2000
/ 4 DQPSK
30
(GSM) / 4 DQPSK
16-QAM
Dasistel
10
300 25
11
Dasistel
12
Dasistel
13
Dasistel
Sistem Radio Bergerak di Eropa Standar
Tipe
Tahun
Masukan Jamak
Pita Frek (MHz)
Modulasi
BW kanal (kHz)
E-TACS
Selular
1985
FDMA
900
FM
25
NMT-450
Selular
1981
FDMA
450 - 570
FM
25
NMT-900
Selular
1986
FDMA
890 - 960
FM
12,5
GSM
Selular / PCS
1990
TDMA
890 - 960
GMSK
200
C-450
Selular
1985
FDMA
450 - 465
FM
20 / 10
ERMES
Paging
1993
FDMA
*) ada operator yang berbeda
4-FSK
25
CT2
Cordless
1989
FDMA
864 - 868
GFSK
100
DECT
Cordless
1993
TDMA
1880 - 1900
GFSK
1728
DCS-1800
Cordless /
1993
TDMA
1710 - 1880
GMSK
200
PCS
Dasistel
14
Sistem Radio Bergerak di Jepang Standar
Tipe
Tahun
Masukan Jamak
Pita Frek (MHz)
Modulasi
BW kanal (kHz)
JTACS
Selular
1988
FDMA
860 - 925
FM
25
PDC
Selular
1993
TDMA
810 - 1501
NTT
Selular
1979
FDMA
400 / 800
FM
25
NTACS
Selular
1993
FDMA
843 - 925
FM
12,5
NTT
Radio Panggil
1979
FDMA
280
FSK
12,5
NEC
Radio Panggil
1979
FDMA
*) ada operator yang berbeda
FSK
10
PHS
Nirkabel
1993
TDMA
1895 - 1907
/ 4 DQPSK
/ 4 DQPSK
Dasistel
15
25
300
Sistem Radio Bergerak di Dunia •
Standar CT2 dan DECT (Digital European Cordless Telephone) yang dikembangkan di Eropa adalah dua standar telepon nirkabel yang paling terkenal di Eropa dan Asia.
•
Sistem CT2 menggunakan mikrosel yang mencakup jarak dekat, kurang dari 100 m. Sistem CT2 termodulasi FSK dengan pengkode isyarat bicara ADPCM (Adaptive Differential Pulsa Code Modulation) sebesar 32 kbps untuk transmisi isyarat suara kualitas tinggi.
•
Sistem DECT mengakomodasi transmisi isyarat suara dan data untuk keperluan bisnis dan perkantoran.
•
Standar PACT dikembangkan di AS oleh Bellcore dan Motorola, yang memungkinkan digunakan di dalam gedung.
•
Standar PHS (Personal handyphone System) mendukung aplikasi radio di dalam ruangan, 16
Dasistel
ICT di Beberapa Negara ASIA Tahun 2002
Perkembangan ICT Nasional
Internet
Kepadatan Telepon per 100 per penduduk
Kepadatan C ellular per 100 penduduk
3,60
5,52
2,18
1,10
191,23
Cina
16,69
16,09
0,68
1,90
460,00
Malaysia
19,79 Sumber : Bappenas 34,88
31,10
12,61
2.731,09
Kepadatan telepon, di Indonesia yang masih dibawah rata-rata negara Asia dan dibawah beberapa negara ASEAN lainnya seperti Cina, Singapura, Malaysia, Thailand, Philipina dan Vietnam. Demikian pula dalam hal penggunaan Internet Indonesia masih dibawah Cina, Malaysia, Philipina, Singapura dan Thailand.
Negara
Penguasaan teknologi, terutama teknologi komunikasi dan informasi (ICT), mempunyai peranan yang strategis mengingat saat ini telah terjadi pergeseran paradigma dari ekonomi yang berlandaskan industri manufaktur menjadi ekonomi yang memanfaatkan informasi. Terlebih, ICT dapat menghilangkan batas-batas geografis dan waktu antar negara sehingga membuka peluang/pasar semakin luas untuk meningkatkan produktivitas.
Singapura
Indonesia
Philipina
host per
PC per 100 penduduk
10.000 penduduk
Pengguna Internet per 10.000 penduduk
4,17
17,77
3,94
2,17
255,69
46,36
79,14
479,18
50,83
5.396,64
Thailand
9,87
26,02
11,75
2,78
775,61
Vietnam
6,85
2,,34
0,06
0,98
184,62
Sumber: ITU, 2003
Tingkat penetrasi ICT yang masih sangat rendah akan menyebabkan digital divide yang semakin lebar.
•
Dalam 20 tahun pertama, pertumbuhan kapasitas telepon masih sangat lambat. Pemanfaatan teknologi digital memungkinkan penambahan kapasitas dengan signifikan.
Dasistel
17
Arsitektur Sistem Komunikasi Sellular PSTN
MS
Internet
BTS
MS
BSC
MS
MSC
18
Auc
HLR
EIR
VLR
BTS MS BSC Dasistel
Arsitektur Sistem Komunikasi Sellular
Hubungan antara sentral dengan pelanggan bergerak Konfigurasi jaringan terdiri dari : 1. MSC ( Master Switching Control ) : AuC (Authentication Center) EIR (Equipment Identity Register) HLR (Home Location Register) VLR (Visitor Location Register)
BSC (Base Station Control) 3. BTS (Base Transceiver Station) 4. MS (Mobile Station) MS dilayani langsung oleh MSC lewat BSC dan BTS Proses perpindahan MS dari satu BTS ke BTS lain disebut handover dan dilakukan oleh MSC Luas cakupan tergantung pada konsentrasi pelanggan dalam BS 2.
19
Dasistel
WIRELESS COMMUNICATION CONCEPT HUBUNGAN DARI SENTRAL KEPELANGGAN DILAKUKAN MELALUI RADIO DAN BUKAN KABEL
•
•
SARANA TRANSMISI SELAIN TELEPON LEWAT KABEL. ( PSTN ) MEMPERCEPAT PELAYANAN KARENA INSTALASI DAN MAINTENANCE KABEL .
TIDAK
TERGANTUNG
•
FLEXIBILITAS DALAM PERGERAKAN DAN FEATURES YANG LEBIH BAIK.
•
PENGGUNAAN KOMPRESI DIGITAL MENGEFEKTIFKAN SALURAN.
•
PADA
KECEPATAN ALIRAN BIT RELATIP KECIL UNTUK PENGGUNAAN RADIO DENGAN FREKWENSI RENDAH.
20
Dasistel
MACAM – MACAM WIRELESS 1.
MOBILE TELEPHONE SYSTEM (MTS)
2.
PERSONAL COMMUNICATION SYSTEM (PCS )
3.
FIXED TELEPHONE RADIO SYSTEM / WIRELESS LOCAL LOPE (WLL):
4.
LAND MOBILE TELECOMMUNICATION SYSTEM (LMTS)
21
Dasistel
CONCEPT OF CELLULAR TELEPHONE •
MSC INTI SYS. CELLULAR
•
MSC DIHUBUNGKAN DENGAN PSTN.
•
AREA DIBAGI – BAGI DALAM
BTS
MSC
CELL KECIL (1 – 12 KM) •
KOMPONEN DASAR CELLUAR
PSTN
ADALAH : CELL, MSC DAN UNIT BERGERAK (MS). •
MSC MENGENDALIKAN SEMUA AKTIVITAS HUBUNGAN LEWAT BTS.
•
MS BERHUBUNGAN DENGAN MSC MELALUI BTS YANG TERDEKAT (BAIK SECARA TETAP ATAU BERGERAK).
•
PELANGGAN DAPAT BERPINDAH DENGAN BEBAS DARI SATU CELL KE CELL YANG LAIN.
•
PADA PERPINDAHAN HARUS TERJADI PROSES HAND OVER
•
PELANGGAN DAPAT DICARI ( ROAMING ) MELALUI KOORDINASI ANTARA MSC – BTS ATAU MSC – MSC.
22
Dasistel
MSC •
MELAKUKAN PENYAMBUNGAN ANTAR MS DAN MS KE PSTN
•
SISTEM CELLULAR TIDAK TERIKAT PADA HIRARCHI KARENA SEMUA MS BERHUBUNGAN LANGSUNG DENGAN MSC. (SECONDARY )
•
MELAKUKAN PROSES PENGENDALIAN AKTIVITAS BTS DAN MS. - HAND OVER ( HARD / SOFT ) - ROAMING - PENGATURAN LEVEL PANCAR MS - KOORDINASI ANTARA CELL
•
PROSES PENGENDALIAN TERSEBUT KOMANDO LEWAT KANAL DATA.
23
DILAKUKAN
Dasistel
DENGAN
MSC
(MSC) terdiri dari beberapa database yang terhubung dengannya seperi :
Home Location Register (HLR)
Visitor Location Register (VLR)
Authentication Center (AuC) serta
Equipment Identity Register (EIR).
24
Dasistel
Home Location Register (HLR)
HLR adalah network element yang berfungsi sebagai sebuah database untuk penyimpan semua data dan informasi mengenai pelanggan yang tersimpan secara permanen, dalam arti tidak tergantung pada posisi pelanggan. HLR bertindak sebagai pusat inforamsi pelanggan yang setiap waktu akan diperlukan oleh VLR untuk merealisasi terjadinya komunikasi pembicaraan. VLR selalu berhubungan dengan HLR dan memberikan informasi posisi terakhir dimana pelanggan berada. Informasi lokasi ini akan diupdate apabila pelanggan berpinah dan memasuki coverage area suatu MSC yang baru. Informasi-informasi yang disimpan di HLR adalah : - Identitas pelanggan - Suplementary service pelanggan - Informasi lokasi terakhir pelanggan - Informasi Authentikasi pelanggan HLR juga akan selalu berkomunikasi dengan AuC dalam hal melakukan retrieving parameter authentikasi yang baru setiap saat sebelum segala jenis aktvitas pelanggan dilakukan. 25
Dasistel
Visitor Location Register (VLR)
VLR adalah network element yang berfungsi sebagai sebuah database yang menyimpan data dan informasi pelanggan, dimulai pada saat pelanggan memasuki suatu area yang bernaung dalam wilayah MSC VLR (setiap MSC akan memiliki 1 VLR sendiri) tersebut (melakukan Roaming). Informasi pelanggan yang ada di VLR ini pada dasarnya adalah copy-an dari informasi pelanggan yang ada di HLR-nya. Adanya informasi mengenai pelanggan dalam VLR memungkinkan MSC untuk melakukan hubungan baik Incoming (panggilan masu) maupun Outgoing (panggilan keluar). VLR bertindak sebagai data base pelanggan yang bersifat dinamis, karena selalu berubah setiap waktu, menyesuaikan dengan pelanggan yang memasuki atau berpindah dalam suatu area cakupan suatu MSC. Data yang tersimpan dalam VLR secara otomatis akan selalu berubah mengikuti pergerakan pelanggan. 26
Dasistel
Authentication Center (AuC)
AuC menyimpan semua informasi yang diperlukan untuk memeriksa keabsahan pelanggan, sehingga usaha untuk mencoba mengadakan hubungan pembicaraan bagi pelanggan yang tidak sah dapat dihindarkan. AuC berfungsi untuk menghindarkan adanya pihak ke tiga yang secara tidak sah mencoba untuk menyadap pembicaraan. Dengan fasilitas ini,maka kerugian yang dialami pelanggan sistem selular analog saat ini akibat banyaknya usaha memparalel, tidak mungkin terjadi lagi pada GSM. Sebelum proses penyambungan switching dilaksanakan sistem akan memeriksa terlebih dahulu, apakah pelanggan yang akan mengadakan pembicaraan adalah pelanggan yang sah. 27
Dasistel
Equipment Identity Registration (EIR)
EIR memuat data-data peralatan pelanggan (Mobile Equipment) yang diidentifikasikan dengan IMEI (International Mobile equipment Identity). Data Mobile Equipment yang di simpan di EIR dapat dibagi atas 3 (tiga) kategori: Peralatan yang diijinkan untuk mengadakan hubungan pembicaraan kemanapun Peralatan yang dibatasi dan hanya diijinkan mengadakan hubungan pembicaraan ketujuan yang terbatas Peralatan yang sama sekali tidak diijinkan untuk berkomunikasi Kebaradaan EIR belum distandardisasi secara penuh, oleh karena itu belum dioperasikan di semua operator. Masih diperlukan klasifikasi dan penyempurnaan yang berkaitan dengan aspek hukum.
28
Dasistel
Equipment Identity Registration (EIR)
Di Indonesia sendiri, belum ada operator seluler yang mengimplementasikan EIR. Bila EIR digunakan, maka operator dapat melakukan pemblokiran terhadap handaset (Ingat, bukan pemblokiran nomor pelanggan, tapi pemblokiran handset (pesawat telponnya)) yang digunakan oleh pelanggan. Sehingga apabila ada handset pelanggan yang hilang, maka pelangan dapat mengajukan agar handaset tersebut diblokir sehingga tidak akan pernah dapat digunakan lagi oleh orang lain. Dengan pengimplementasian EIR ini tentu akan dapat mengurangi kasus-kasus pencurian handphone, karena si pemilik dapat meminta agar handphonenya yang sudah dicuri diblokir dan tidak dapat digunakan lagi. Sehingga motivasi para pencuri untuk melakukan pencurian handphone akan berkurang. 29
Dasistel
BTS •
Tinggi menara antara 15 daerahnya.
–
92 m tergantung pada kondisi lingkungkan
•
Power/Daya pancar effektif maksimum 100 watt.
•
Antena yang digunakan dalam satu sell dapat lebih dari satu ( sektorisasi )
•
•
Pada BTS tersedia combiner untuk menghubungkan beberapa pemancar pada antena. Antara BTS dengan MSC dihubungkan dengan microwave atau kabel dengan saluran berkecepatan 2 Mbps.
•
BTS Hanya Menyalurkan Informasi Dari MS Ke MSC atau Sebaliknya.
•
Daya Pancar Satu BTS menentukan lebar Cakupan sebuah cell.
•
Untuk mencakup MS dalam gedung digunakan cell yang sangat kecil (Micro Cell)
30
Dasistel
MOBILE STATION
Terdiri dari Unit Kontrol, Tranceiver Radio dan Antena.
Unit kontrol terdiri dari perangkat telepon, tombol tombol, indikasi audio / visual untuk menunjukkan proses penyambungan.
Transceiver melakukan transmisi duplex ke BTS
Gain antena MS yang digunakan rata
Power pancar rata
Pada saat idle maka MS berada pada kanal kontrol BTS.
MS dapat merubah rubah frekwensi yang digunakan untuk disesuaikan dengan salah satu frekwensi BTS.
–
–
–
rata 2 dB.
rata 23 dBm ( tergantung pada jarak MS ke BTS ).
–
31
Dasistel
FREKUENSI
Frekuensi yang digunakan pada band 800, 900 dan 1800 MHz
Lebar frekuensi pada tiap band 25 MHz.
Frekuensi reuse digunakan karena : - pita frekuensi yang tersedia terbatas. - Power tranceiver ms terbatas. - Pelanggan yang banyak dan tersebar.
Masalah frekwensi reuse adalah: - Interferensi - akses MS ke BTS. - Pengaturan lebar cell. - Pengaturan frekuensi dalam satu cell. - Pengaturan level transmit BTS.
Jumlah kanal / slot tiap sel antara 10 sel tersebut. 32
–
50 buah tergantung kepadatan traffic
Dasistel
AKSES MS KE BTS
FDMA ( Frekuensi Division Multiple Access) Pembedaan antara satu saluran dengan saluran yang lain dilakukan dengan pembedaan frekuensi.
TDMA ( Time Division Multiple Access)
Pembedaan antara satu kanal dengan kanal yang lain dilakukan dengan pembedaan waktu (penjadwalan) slot.
Dapat saja dilakukan akses dengan cara TDMA / FDMA. Satu frekwensi ( FDMA) menyalurkan beberapa slot (TDMA)
CDMA (Code Division Multiple Access)
Akses oleh MS dilakukan pada waktu dan frekwensi yang sama.
Pembedaan dilakukan hanya dalam pengkodean.
33
Dasistel
PENGATURAN SEL DALAM FREKWENSI REUSE
2
1 3
4 1
2 4
3 1
6
2 7
3
6
4 7
5 1
6 3 1
34
Dasistel
2
1 3 4
4 2
3
1
1
35
Dasistel
Perkembangan Teknologi Cellular
37
Dasistel
Spesifikasi D-AMPS:
Bandwidth /carrier
= 30 KHz
Frekuensi band 900
= 869 – 894 MHz downlink 824 – 849 MHz uplink
Jumlah user
= 832
Rate transmisi maks
= analog FM dengan 12 kHz deviasi
38
Dasistel
Spesifikasi D-AMPS:
Bandwidth /carrier
= 30 KHz
Frekuensi band 900
= 869 – 894 MHz downlink 824 – 849 MHz uplink
Jumlah user
= 832
Rate transmisi maks
= 48.6 kbps
39
Dasistel
Signal and Interference Reception Scenario in CDMA Reverse Link
CDMA Radio Network Design
Different Cell Size
40
Dasistel
Signal and Interference Reception Scenario in CDMA Reverse Link
CDMA Radio Network Design
Forward Link Budget Sector : 55~57 dBm Omni : 51 dBm Antenna Gain Sector : 15 ~17dBi Omni : 11 dBi
MAPL (Maximum Allowable Path Loss)
40 dBm Morphology Feedline loss 3 dB
Dense Urban CBD
43 dBm
Base station
Metro Urban
Suburban
Rural & Hwy
41
Penetration
BTS type
MAPL
outdoor
In-building
Sector
121.7~123.7 dB
-67.3 dBm
-92.3 dBm
25 dB
Sector
126.7~128.7 dB
-72.3 dBm
-92.3 dBm
20 dB
Sector
131.7~133.7 dB
-77.3 dBm
-92.3 dBm
Omni
129.1 dB
-78.7 dBm
-93.7 dBm
Sector
136.7~138.7 dB
-82.3 dBm
-92.3 dBm
Omni
134.1 dB
-83.7 dBm
-93.7 dBm
Dasistel
Margin
15 dB
10 dB
Mobi le R adio E nvironment
Multipath fading Medium
Obstructions / Shadowing / Non Line-of-Sight => Excess attenuation or path loss
Scattering / Multi-path => Signal strength fluctuates in space
Motion => Signal strength fluctuates in time
42
< ISSUES > . PATH LOSS . SHADOWING . FAST FADING . DELAY SPREAD . DOPPLER SHIFT
Dasistel
Morphology Assignment Suburban Dense urban
Urban
Rural
43
Dasistel
Soft Handoff Gain Transcoder and Air termination Bank(XAB)
Vocoder Selector (Selects best voice frame)
Backhaul
Backhaul
cell 1
44
cell 2
Dasistel
