SISTIM SELULER GENERASI 2 Supervised by : Dr. Jung Hee Young ETRI – South Korea
Prima K - PENS
2G - Cellular
1
Generasi ke-2 • Sistim seluler generasi ke-2 sudah digital • Keuntungan Keuntungan sistim sistim Digital Digital : – Ada proses proses Enkripsi Enkripsi – Pemakaian Pemakaian err error or correction correction – Pemakaian bersama RF carrier: TDMA, CDMA
• Contoh Contoh Gener Generasi asi ke-2 – D-AMPS, IS-136, IS-95, GSM, IS-41, CDPD, HCSD, DECT, PHS
Prima K - PENS
2G - Cellular
2
Generasi ke-2 • Sistim seluler generasi ke-2 sudah digital • Keuntungan Keuntungan sistim sistim Digital Digital : – Ada proses proses Enkripsi Enkripsi – Pemakaian Pemakaian err error or correction correction – Pemakaian bersama RF carrier: TDMA, CDMA
• Contoh Contoh Gener Generasi asi ke-2 – D-AMPS, IS-136, IS-95, GSM, IS-41, CDPD, HCSD, DECT, PHS
Prima K - PENS
2G - Cellular
2
Perbandingan beberapa sistim Seluler Generasi ke-2 Type
IS-54
IS-95
GSM
PDC
Negara
America
America
Europe
Japan
Multiple access /Duplexing
TDMA/FDD
CDMA/FDD
TDMA/FDD
TDMA/FDD
Modulasi
π
QPSK/OQPSK
GMSK
π
Forward Band
869 - 894 MHz
869 - 894 MHz
935 – 960 MHz
810 – 826 MHz
Reverse Band
824 – 849 MHz
824 – 849 MHz
890 – 915 MHz
940 – 956 MH MHz z
Channel Spacing
30 KHz
1.25 MHz
200 KHz
25 KHz
Data/chip Rate
48.6 Kbps
1.2288 Mcps
270.833 Kbps
42 Kbps
Codec Rate Kbps
7.95
1.2/2.4/4.8/9.6
13.4
6.7
Users/channel
3
Up to 55
8
3
Prima K - PENS
/4 DQPSK
2G - Cellular
/4 DQPSK
3
D-AMPS • Nama Standar Standard d : IS-54 • Punya kompat kompatibilita ibilitas s dengan dengan AMPS AMPS – Digital Digital channels channels over AMPS – Karena kompatible, bisa diaplikasikan terminal dual-mode (AMPS and D-AMPS)
• Menggunakan kanal digital digital dari carrier AMPS AMPS 30 kHz – Jumlah user user 3 kali lipat dari dari jumlah user AMPS menggunakan carrier yang sama – TDMA TDMA/F /FDD DD – MAH MAHO O Handof Handoff f Prima K - PENS
2G - Cellular
4
IS-136 • Pengganti dari D-AMPS • Dikenal sebagai North American TDMA (NA-TDMA) • IS-136 sudah standard fully digital – D-AMPS masih berhubungan dengan AMPS, hanya mengubah kanal menjadi kanal digital dalam sistim AMPS – IS-136 lebih mendekati GSM dalam hal convolution coding, interleaving, dsb
Prima K - PENS
2G - Cellular
5
GSM • Latar Belakang – Banyak jenis sistim analog: TACS, NMT, RMTS – Masing-masing tidak kompatibel satu sama lain – Pasar Eropa kebingungan dengan ketidaksamaan standart sistim seluler – Dikembangkan sistim layanan mobile untuk public pan-eropa
• Target – Kualitas suara yang baik – Harga terminal dan layanan yang murah – Support international roaming – Kemampuan untuk men-support terminal genggam – Support untuk layanan dan fasilitas baru 2G - Cellular kompatibel dengan ISDN – Efisiensi spektrum dan
6
Keunggulan sistim GSM
Kapasitas sistem lebih besar, karena menggunakan teknologi digital sebuah channel tidak hanya diperuntukkan bagi satu user saja. Sehingga saat user tidak mengirimkan informasi, channel dapat digunakan oleh user lain. Sifatnya yang sebagai standar internasional memungkinkan adanya international roaming Dengan teknologi digital, tidak hanya mengantarkan suara, tapi memungkinkan layanan lain seperti teks, gambar, dan video. Keamanan sistem yang lebih baik Kualitas suara lebih jernih dan peka.
Prima K - PENS
2G - Cellular
7
4 versi GSM
GSM 900 : lebar bandwidth = 25 MHz, lebar kanal = 200 kHz total ada 125 kanal GSM 1800 : lebar bandwidth = 75 MHz, lebar kanal = 200 kHz total ada 375 kanal Prima K - PENS
2G - Cellular
8
Arsitektur Jaringan GSM
MS
Prima K - PENS
2G - Cellular
9
• MS (Mobile Station) Terdiri dari : - Terminal Equipment (TE) - SIM (Subscriber Identify Module)
SIM – Dikenal sebagai SIM Card – Menunjukkan seluruh informasi tentang user dan tentang informasi pelayanan – TE tidak dapat digunakan langsung tanpa SIM Card, kecuali untuk panggilan darurat – Ada 2 jenis data yang tersimpan di dalam SIM Card : - IMEI (International Mobile Equipment Identity) - IMSI (International Mobile Subscriber Identity) – IMEI dan IMSI independen 2G - Cellular
10
• IMEI: 15 digits
– 3-digit Type Approval Code (TAC): diberikan ke unit setelah melalui serangkaian QC test – 1 or 2-digit Final Assembly Code (FAC): mengidentifikasi lokasi dari pembuat atau assembly unit MS – MS unit serial number – 1 spare digit untuk pemakaian mendatang
Prima K - PENS
2G - Cellular
11
• IMSI: 15 digits
– 3-digit Mobile Country Code (MCC): mengidentifikasi negara dimana sistim GSM tersebut dioperasikan – 2-digit Mobile Network Code (MNC): mengidentifikasi provider seluler – Mobile Subscriber Identification Code (MSIC): mengidentifikasi setiap customer dari provider = nomor ponsel
Prima K - PENS
2G - Cellular
12
• Network Sub System atau NSS terdiri dari : - Mobile Switching Center (MSC) merupakan sebuah network element sentral dalam sebuah jaringan GSM. MSC sebagai inti dari jaringan seluler, berperan untuk interkoneksi hubungan pembicaraan, baik antar selular maupun dengan jaringan kabel PSTN, ataupun dengan jaringan data. - Home Location Register (HLR) berfungsi sebagai sebuah database untuk menyimpan semua data dan informasi mengenai pelanggan secara permanen. - Visitor Location Register (VLR) berfungsi untuk menyimpan data dan informasi sementara dari pelanggandatang berkunjung di suatu MSC. - Authentication Center (AuC) diperlukan untuk menyimpan semua data yang dibutuhkan untuk memeriksa keabsahaan pelanggan. - Equipment Identity Registration (EIR) 2G - Cellular memuat data-data registrasi pelanggan
13
• Base Station System atau BSS terdiri dari : - Base Transceiver Station (BTS), perangkat GSM yang berhubungan langsung dengan MS dan berfungsi sebagai pengirim dan penerima sinyal. - Base Station Controller (BSC) perangkat yang mengontrol kerja BTS-BTS yang berada di bawahnya dan sebagai penghubung BTS dan MSC
• Operation and Support System atau OSS merupakan sub sistem jaringan GSM yang berfungsi sebagai pusat pengendalian, diantaranya fault management, configuration management, performance management, dan inventory management.
Prima K - PENS
2G - Cellular
14
Frekuensi pada 3 Operator GSM terbesar di Indonesia Indosat : 890 – 900 Mhz (10 Mhz) Telkomsel : 900 – 907,5 Mhz (7,5 Mhz) Excelcomindo : 907,5 – 915 Mhz (7,5 Mhz)
Prima K - PENS
2G - Cellular
15
Location Area sistim GSM
PLMN = Public Location Mobile Network Prima K - PENS
2G - Cellular
16
Cell adalah area radio yang dapat diberikan oleh satu base transceiver stasion (BTS) Jaringan GSM mengidentifikasi masing-masing cell melalui nomor Cell Global Identify (CGI) yang ditandai ke masing-masing cell. Lokasi area (LA) adalah group dari cell-cell. LA merupakan area dimana pelanggan dipanggil. Masing-masing LA dilayani oleh satu atau lebih BSC, hanya oleh satu MSC. Masing-masing LA di tandai nomor identitas area lokasi (LAI).
Struktur LAI MCC: Mobile Country Code MNC: Mobile Network Code LAC (Location Area Code): identifies a group of cell 2G - Cellular
17
Beberapa Location Area (LA) dalam sebuah area layanan MSC
Beberapa area layanan MSC dalam sebuah area PLMN (sebuah jaringan provider)
Prima K - PENS
2G - Cellular
18
• Location update – Saat sebuah MS melakukan roaming ke sebuah sel lain di Location Area (LA) yang berbeda, sebuah LAI dikirim ke sistim jaringan – Jaringan merekam lokasi baru dari MS dan membuat update di HLR-nya, sedangkan MSC/VLR meng-cover area di mana MSC tersebut berada. – Saat MS tersebut akan melakukan call, HLR mengirim sejumlah informasi user MS tersebut, yang diperlukan sebagai call control bagi MSC/VLR yang baru. – Selanjutnya HLR mengirim sebuah message ke MSC/VLR lama untuk membatalkan registrasi MS sebelumnya.
– Untuk alasan reliabilitas, GSM juga melakukan prosedur location update secara periodik. Prima K - PENS
2G - Cellular
19
• Handover management – Dilakukan oleh Radio Resource layer – Empat jenis Handover pada sistim GSM • HO antar channel (slots) pada sel yang sama • HO antar sel di bawah kontrol BSC yang sama • HO antar sel di bawah kontrol BSC yang berbeda, pada MSC yang sama • HO antar sel pada MSC yang berbeda
– Handover dapat diputuskan baik oleh MS maupun MSC (MAHO) Prima K - PENS
2G - Cellular
20
HO Antar channel pada sel yang sama Sektor B
BSC
Sektor A
Prima K - PENS
Sektor C
2G - Cellular
21
HO Antar sel di bawah kontrol BSC yang sama
BS 1
BSC
BS 2
Prima K - PENS
2G - Cellular
22
HandOver Antar BSC pada MSC yang sama
BSC
3: Handover 4: Request Handover
BTS
BTS
Request Acknowle 5: 6: Handover dge Handover Command 2: Command 1: Handover Measureme BSC Request nt Report
Prima K - PENS
2G - Cellular
VLR MSC
23
HandOver Antar BSC pada MSC yang sama
BTS
7: Handover Accept
BSC
8: Handover Detected
VLR MSC
10: Clear Complete d
BTS
9: Clear Command
BSC
Prima K - PENS
2G - Cellular
24
HandOver Antar BSC MS
BSC Old
MSC
BSC New
RR: Measurement Report
BSSMAP: Handover Request
BSSMAP: Handover Request
BSSMAP: Handover Request Acknowledge
BSSMAP: Handover Command
RR: Handover Command
RR: Handover Accept
BSSMAP: Handover Detected
BSSMAP: Clear Command
BSSMAP: Clear Complete
Um/A-bis
A-Interface
2G - Cellular
25
Handover Antar MSC
BSC
BTS
10: Handover 1: Command BSC Measureme nt Report
Prima K - PENS
5: Handover Request Acknowledg 4: e Handover
VLR MSC
8: ACM Request 6: Prepare 7: IAM Handover Response3: Prepare VLRHandover 9: Handover Command 2: MSC Measureme nt Report
2G - Cellular
26
Handover Antar MSC VLR 14: Handover Complete BTS
BSC
11: Handover Accept
BTS
BSC
Prima K - PENS
MSC 12: Handover 15: Send 13: Access Detected End Signal Signal Request 19: 16: 20: REL ANS 21: Send VLR RLC 18: Clear End Signal Complete 17: Clear Response MSC Command
2G - Cellular
27
Handover Antar MSC MS
BSC Old
MSC Old
MSC New
BSC New
RR: Measurement Report BSSMAP: Handover Required MAP: Prepare Handover BSSMAP: Handover Request BSSMAP: Handover Request Acknowledge MAP: Prepare Handover Response ISUP: IAM ISUP: ACM BSSMAP: Handover Command RR: Handover Command RR: Handover Accept BSSMAP: Handover Detected MAP: Access Signalling Request RR: Handover Complete MAP: Send End Signal ISUP: ANS BSSMAP: Clear Command BSSMAP: Clear Complete ISUP: REL ISUP: RLC MAP: Send End Signal Response
Um/A-bis
A-Interface
MAP
ISUP
2G - Cellular
28
IS-95 • IS-95 (Interim Standard 95) diproduksi pertama kali oleh Qualcomm • Distandardisasi pada tahun1993, nama lain : cdmaOne • Sistim komersial pertama kali diperkenalkan di Korea Selatan dan Hongkong tahun 1995 • Menggunakan Code Division Multiple Access (CDMA) – Masing-masing user diberi kode yang berbeda – Menggunakan sebuah channel frekuensi secara simultan sel-sel yang bertetangga dapat menggunakan frekuensi yang sama, tidak seperti standardisasi sebelumnya. Faktor reuse = 1 Prima K - PENS
2G - Cellular
29
Keuntungan pemakaian IS-95
Kapasitas user lebih banyak daripada sistim yang lain Pelemahan transmisi karena ketergantungan frekuensi tidak berlaku di sini Pemakaian chipping code menunjukkan cross correlation dan autocorrelation rendah resisten terhadap mutipath Soft handoff Konsumsi daya rendah (6-7 mW) Kemampuan sistim berangsur-angsur menurun seiring bertambahnya user yang mengakses sistim
Prima K - PENS
2G - Cellular
30
Kerugian pemakaian IS-95
self jamming – user-user yang berdatangan tidak diantrikan dalam batasan tertentu kecuali jika user tersebut disinkronisasi dengan sempurna (biasanya diselesaikan dengan sistim GPS Global Positioning System )
near-far problem – sinyal dari MSl yang lokasinya berdekatan dengan penerima dapat diterima dengan redaman yang lebih kecil dibandingkan sinyal dari MSl yang lokasinya berjauhan dari penerima diatasi dengan power control
Prima K - PENS
2G - Cellular
31
Kerugian pemakaian IS-95…..(cont’d)
soft handoff – diperlukan saat sebuah MS mendapat sel baru sebelum dia melepaskan diri dari sel yang lama (make – before – break ) Pemakaian soft handoff ini lebih rumit dari pada pemakaian hard handoff (break – before – make ) di sistim TDMA dan FDMA MS bisa berkomunikasi dengan 2 BS dalam waktu bersamaan
non symmetris – pemakaian channel forward dan reverse tidak simetris • Transmisi Forward channel tersinkronisasi (1 to many) • Forward channel menggunakan kode penyebaran orthogonal • Transmisi Reverse channel tidak tersinkronisasi • Kode Orthogonal digunakan untuk pengkodean bentuk gelombang 2G - Cellular
32
IS-95 CDMA Forward Channnel
Jalur Forward menggunakan spektrum frekuensi yang sama dengan AMPS, yaitu 824 – 849 MHz Setiap carrier punya lebar 1,25 MHz Ada 4 jenis channel : sebuah pilot channel, sebuah sinkronisasi channel, 7 buah paging channel dan 55 buah traffic channels Antar channel dibatasi dengan kode penyebaran yang berbeda Skema modulasi menggunakan QPSK Ada dua jenis coding yang digunakan : - Orthogonal Walsh codes - PN spreading codes Prima K - PENS
2G - Cellular
33
Orthogonal codes : - mengkodekan bentuk gelombang - digunakan untuk pembedaan transmisi di dalam sebuah sel PN spreading codes : - kode untuk menyebarkan sinyal - digunakan untuk mengisolasi sel-sel (BS-BS) yang berbeda, yang menggunakan frekuensi yang sama - PN sequence yang sama digunakan di seluruh BS Karena offset dari masing-masing BS berbeda, diperlukan sinkronisasi. Sinkronisasi dilakukan oleh GPS
Prima K - PENS
2G - Cellular
34
IS-95 CDMA Reverse Channel
Secara fundamental berbeda dengan forward channel Menggunakan modulasi OQPSK Spektrum frekuensi 869-894 MHz Setiap carrier punya lebar 1.25MHz Tidak ada penyebaran data menggunakan orthogonal codes Orthogonal codes hanya digunakan untuk mengkodekan bentuk gelombang Ada 2 jenis channel : - Access channels - Reverse traffic channels Prima K - PENS
2G - Cellular
35
Prima K - PENS
2G - Cellular
36
IS-95 CDMA Handoff Handoff terjadi karena pergerakan MS dari cakupan sel lama masuk ke cakupan sel yang baru
1. Intersektor atau Softer Handoff Terjadi ketika MS (mobile station ) berkomunikasi pada dua sector dalam satu sel. 2. Intercell atau Soft Handoff Terjadi ketika MS (mobile station ) berkomunikasi pada dua atau tiga sektor dari sel yang berbeda. BS (Base Station ) yang memiliki kontrol langsung pada MS tersebut dinamakan BS primer dan yang tidak memiliki kontrol langung disebut BS sekunder . Prima K - PENS
2G - Cellular
37
3. Soft-Softer Handoff Terjadi ketika suatu MS berkomunikasi pada dua sektor dari suatu sel dan satu sektor dari sel lainnya. Pada keadaan ini akan terjadi soft handoff antar sel dan softer handoff dalam satu sel.
4. Hard Handoff Tipe ini menggunakan metode break before make yang berarti harus terjadi pemutusan hubungan dengan kanal trafik lama sebelum terjadi hubungan baru. Hard handoff dilakukan untuk menangani transisi antar CDMAone dan CDMA2000 ketika menggunakan carrier yang berbeda.
Prima K - PENS
2G - Cellular
38
Arsitektur Jaringan IS-95 MSC/VLR CCS7 PSTN
E1/T1 CCS7, R2
SMC
CCS7
CCS7
E1/T1 MSC/VLR
HLR/AUC
CCS7
TCP/IP, X25
E1/T1 IS-634
LAIN
BSC
TCP/IP
TCP/IP, X25 NMS
E1/T1
E1/T1
BTS
BTS
Serv BTS
BILLING
Neighbor BTS
2G - Cellular
39
Switching Subsystem(SSS)
Bagian untuk menyambungkan dari satu BSC ke BSC lain Bagian untuk menyambungkan dari sistim seluler ke PSTN Terdiri dari : - MSC (Mobile Switching System) - VLR (Visitor Location Register) - HLR (Home Location Register)
Base Station Subsystem(BSS)
Berfungsi mengatur jalur transmisi radio antara MS dan MSC Terdiri dari : - BTS (Base Transmission System) - BSC (Base Station Controller)
Operation & Maintenance Subsystem(OMS)
Melakukan fungsi yang berkaitan dengan sistim operasi dan pemeliharaan jaringan Terdiri dari : - NMS (Network Management System) 2G - Cellular 40
Evolusi CDMA IS-95IS95AIS-95BIS-95C (cdma2000) cdmaOne
2G - Cellular
41
CDMA 2000 – 1x • Dikenal sebagai standart IMT 2000 • Dua fasa CDMA : CDMA 2000 1x dan CDMA 2000 3x. • Flexi didukung oleh CDMA 2000 1x yang merupakan transisi dari CDMA One. • CDMA 2000 1x termasuk generasi 2.5 G yang standarisasinya berdasarkan spesifikasi IS 2000. • CDMA 2000 mampu mengakomodasi layanan data kecepatan tinggi bisa mencapai 153,6 Kbps dan bandwith dengan lebar frekuensi 1,25 MHz. • Pada sisi arsitektur jaringan terdapat pengembangan Base Station Controller (BSC) dengan kemampuan IP routing dan pengenalan Packet Data Serving Node (PDSN). • Kompatibel dan roaming dengan jaringan IS-95 2G - Cellular
42
Kanal fisik pada CDMA 2000-1X
2G - Cellular
43
Arsitektur Jaringan CDMA2000 1x
HLR STM over T1/T3 or IS-2000
AAL1 over SONET
PSTN
A Ref (A1, A2, A5) STM over T1/T3
MSC BTS
MS
BSC Proprietary Interface
SMSSC
AQuarter Ref (A10, A11) IP over Ethernet/AAL5
Internet
BTS
IP Firewall
IP Router
IP Router
RADIUS over UDP/IP
Home Agent
AAA
PDSN
Prima K - PENS
PCN
2G - Cellular
Privata Data Network
44
