HSDPA

TEKNOLOGI JARINGAN SELULER 3.5 G HIGH SPEED DOWNLINK PACKET ACCESS (HSDPA)

HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) merupakan pengembangan pengembangan teknologi 3G yang memungkinkan kecepatan data sampai 8-10 Mbps. Tujuan utama HSDPA adalah untuk meningkatkan user throughput maksimum untuk  pengiriman paket data dari sisi downlink dan mengurangi delay transmisi paket (round trip delay). Evolusi WCDMA dengan dengan menggunakan menggunakan teknologi teknologi HSDPA mampu meningkatkan kecepatan transmisi data dengan peralatan jaringan WCDMA ang telah ada. Implementasi HSDPA ini tidak mengubah hierarki kerja dari sisi UTRAN, akan tetapi perubahan yang paling besar terjadi pada bagian MAC karena terjadi penambahan entitas MAC-hs (Medium Access Control high speed) pada sublayer MAC dari Node B. Selain itu, UE (User Euipment) dengan kapabilitas HSDPA bisa co-exist dengan UE WCDMA pada carrier yang sama. Teknik yang digunakan untuk mendapatkan kecepatan transmisi data yang tinggi dengan tetap mempertahankan kapabilitas kapabilitas dengan peralatan jaringan WCDMA yang telah t elah ada di antaranya: AMC (Adaptive Modulation and Coding), HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request), dan packet schedulling. Arsitektur Jaringan HSDPA

HSDPA merupakan evolusi dari UMTS, sehingga arsitektur jaringan HSDPA tetap menggunakan arsitektur jaringan UMTS. Secara sederhana, Arsitektur UMTS dapat digambarkan seperti gambar di bawah ini

Arsitektur UMTS secara umum terdiri atas tiga komponen, yaitu: CN, UTRAN, dan UE, dengan adanya interface di antara ketiganya. Masing-masing komponen dengan fungsinya dijelaskan sebagai berikut: 1. Core Network, yang bertanggung jawab mengkoneksikan UMTS dengan jaringan luarnya, menyediakan fungsi-fungsi, seperti switching atau routing panggilan untuk  komunikasi suara, dan layanan packet switched untuk koneksi data. 2. UTRAN (UMTS Teresterial Radio Access Network), merupakan bagian dari jaringan UMTS yang terdiri dari satu atau lebih RNC dan Node B. Semua yang terkait dengan fungsi radio dikontrol di dalam UTRAN. Sebuah UTRAN terkoneksi dengan jaringan kabel eksternal ataupun UTRAN lain melalui CN. 3. UE (User Equipment), sebagai terminal dari UMTS yang berhubungan dengan radio interface dari UTRAN dan aplikasi user. Elemen yang menyusun UTRAN adalah RNC (Radio Network Controller) dan Base Station, yang kemudian dikenal sebagai Node B. RNC bertanggung jawab pada pengaturan radio resource dari UTRAN. Kemudian, Node B menyediakan kanal fisik antara UE dan UTRAN. Dengan kata lain, Node B adalah entiti terendah dari UTRAN, yang terhubung ke UE secara langsung, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Dari gambar, kita bisa melihat bahwa satu RNC dapat mengatur beberapa Node B. Dan sebaliknya, sebuah node B hanya dapat terhubung dengan satu RNC.

Evolusi WCDMA menuju HSDPA sebagian besar merupakan proses upgrade software pada sisi Node B. Implementasi ini mengakibatkan arsitektur protokol dari WCDMA-UMTS mengalami perubahan juga. Pada WCDMA, node B merupakan entity yang langsung berhubungan dengan UE dan hanya terdiri dari layer 1 atau layer fisik, sementara fungsi MAC layer hanya dilakukan pada sisi UE dan RNC. Pada HSDPA, Node B tidak hanya terdiri atas layer fisik, perubahan pada Node B terjadi pada MAC layer, seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini.

Yang menambahkan MAC-hs, yang merupakan entity MAC ang menangani transport channel baru yang diperkenalkan HSDPA, yakni HS-DSCH. MAC-hs memiliki peran fungsi dalam re-transmisi dan schedulling dalam menangani prioritas paket. Pada Release ’99 (WCDMA), proses re-transmisi dan schedulling dilakukan pada RNC, sedangkanpada HSDPA dilakukan pada Node B, sehingga waktu yang dibutuhkan untuk trasnsmisi lebih pendek. Dengan adanya MAC layer pada Node B, maka proses re-transmisi dan schedulling dapat terjadi lebih cepat. Untuk mengimplementasikan HSDPA, maka perlu dilakukan penambahan kanal pada platform WCDMA, yang terdiri dari High Speed Downlink Shared Channel (HS-DSCH), High Speed Shared Control Channel (HS-CCH), dan Uplink High Speed Dedicated Physical Control Channel (HS-DPCCH). 1. HS-DSCH disediakan sebagai kanal sharing baru untuk membawa beberapa DCH (Dedicated Transport Channel) dalam satu frekuensi.

HS-DSCH merupakan transport channel arah downlink HSDPA yang dapat digunakan untuk mengirim paket data oleh beberapa user dalam satu cell. Tidak seperti pada WCDMA yang semua transport channelnya berakhir di RNC, HS-DSCH berakhir di Node B dan dikontrol oleh MAC-hs. HS-DSCH memiliki Spreading Factor (SF) tetap sebesar 16, berbeda dengan DSCH pada WCDMA yang memiliki SF variable. Transmission Time Interval (TTI) pada HS-DSCH sebesar 2 ms adalah lebih pendek jika dibandingkan dengan TTI sebesar 10, 20, 40, atau 80 ms yang digunakan pada channel-channel sejenis sebelumnya.

2. HS-SCCH digunakan untuk membawa informasi control yang diperlukan bagi HS-DSCH seperti jumlah channelization code, skema modulasi, ukuran transport block, dan menyediakan informasi waktu bagi UE sebelum menerima HS-DSCH. Channelization code set dan skema modulasi merupakan parameter kritis karena menunjukkan kode-kode paralel HS-DSCH yang diminta UE dan jenis modulasi yang dipakai (QPSK atau 16 QAM). Dengan informasi yang dibawa HS-SCCH ini, UE dapat menggunakan waktu yang tepat untuk menerima HS-DSCH dan dapat menggunakan kode kode yang benar agar data dapat diterima dengan sukses.

3. Selain berasosiasi dengan HS-SCCH, HS-DSCH juga berasosiasi dengan satu dedicated physical control channel pada arah uplink, yakni HS-DPCCH. HSDPCCH bertanggung jawab dalam proses uplink yaitu pengiriman ACK (acknowledgement)

dan

NACK

(negative

acknowledgement)

untuk 

memberitahu status suatu paket data yang diterima serta CQI (Channel Quality Indicator).

Fitur-Fitur Pada HSDPA

Pada HSDPA diperkenalkan beberapa fitur baru yang menjadi mekanisme kunci dalam mencapai tujuan HSDPA yaitu meningkatkan throughput dan mengurangi delay. Beberapa fitur tersebut antara lain adalah penggunaan AMC dan HARQ dan fast scheduling. 1. Adaptive Modulation And Coding (AMC) merupakan teknologi utama pada HSDPA sebagai suatu bentuk link adaption dimana feedback dari UE digunakan untuk 

menentukan skema coding dan modulasi yang akan digunakan berdasarkan CQI (Channel Quality Indicator). Semakin baik kualitas channel, maka user dapat menggunakan orde modulasi dan coding rate yang lebih tinggi. Sebaliknya, apabila kondisi channel kurang baik, maka digunakan orde modulasi dan coding rate yang lebih rendah. Proses ini dilakukan untuk setiap TTI dengan tujuan untuk  memaksimalkan data rate dari UE dengan kondisi kanal yang baik. Modulasi pada HS-DSCH dilakukan secara adaptif dengan pemilihan modulasi QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) atau 16 QAM (Quadrature Amplitude Modulation). User dengan kondisi kanal yang baik (umumnya terjadi pada user yang berada dekat dengan node B), dapat menggunakan modulasi 16 QAM yang akan menghasilkan throughput yang lebih tinggi. Sedangkan user dengan kondisi kanal yang kurang baik akan menggunakan jenis modulasi QPSK. Penggunaan 16 QAM untuk daerah yang berada di dekat node B atau pada UE dengan kondisi kanal yang lebih bagus dikarenakan karena 16 QAM memiliki tingkat robustness yang rendah terhadap noise/interference. Pemilihan modulasi 16 QAM atau QPSK pada arah downlink akan bergantung pada CQI yang dikirimkan masing masing UE ke Node B melalui uplink control channel (HS-DPCCH).

2. Channel Quality Indicator (CQI), Kualitas kanal radio yang dialami user dilaporkan ke node B dalam bentuk CQI (Channel Quality Indicator). CQI terdiri dari format modulasi yang akan digunakan, besar Transport Block Sizes (TBS) yang dapat dikirimkan dalam sebuah 1 TTI dan jumlah kode HS-DSCH yang bisa digunakan paralel. TTI didefinisikan sebagai inter-arrival time dari transport block sets atau dengan kata lain durasi dari sebuah transport block HS-DSCH yang dikirimkan. Pengiriman CQI bertujuan agar node B dapat menentukan format transport data yang akan ditransmisikan ke UE berdasarkan laporan CQI dari UE.

3. Hybrid Automatic Repeat and Request (HARQ) meningkatkan performansi dan menambah ketahanan terhadap error pada link adaptation. Jika suatu blok data diterima dengan benar maka penerima akan memberi balasan dengan mengirimkan acknowledgement (ACK) melalui HS-DPCCH sebagai tanda bahwa blok data diterima dengan benar, dan menandakan bahwa blok data berikutnya dapat dikirimkan. Tetapi jika paket data yang diterima mengalami error maka akan dikirimkan NACK sebagai tanda bahwa paket data yang diterima mengalami error

dan meminta paket data dikirim ulang. Dalam penambahannya, mekanisme untuk  HARQ di HSDPA dilakukan di Node B (dari sebelumnya di RNC untuk R99). Dengan menggunakan beberapa pendekatan ini, semua user, baik dekat atau jauh dari base station dapat menerima proses pengiriman yang optimum.

4. Fast Schedulling, Penjadwalan transmisi packet data yang dilakukan oleh node B berdasarkan kualitas channel, kapabilitas terminal dan kelas QOS. Packet scheduler mampu merespon kondisi kanal dengan cepat. Hal ini dikarenakan pada HSDPA, packet scheduler dipindahkan dari RNC ke node B, sehingga lebih dekat dengan UE. Radio Resource Management HSDPA Gambar di bawah ini menunjukkan algoritma RRM HSDPA yang paling penting pada RNC dan Node B. Pada RNC, algoritma HSDPA yang baru termasuk diantaranya adalah HSDPA resource allocation, admission control, dan mobility managenment. Pada konteks ini, HSDPA resource allocation menggantikan fungsi daya yang dialokasikan dan kode kanalisasi transmisi ke Node-B untuk HSDPA dalam tiap sel. Algoritma admission control HSDPA berbeda dengan Algoritma dedicated channel (DCH) admission control Release’ 99, ketika HSDPA mempercayakan pada konsep kanal saring (shared channel). Manajemen mobitlitas untuk HSDPA juga adalah suatu fungsi baru, ketika data hanya ditransmisikan dari satu sel ke user equipment (UE) pada suatu waktu, dan manajemen buffer Node B secara efektif dibutuhkan selama handover. Pada Node B, link adaptasi high-speed downlink shared channel (HS-DSCH) yang baru, fungsinya dibutuhkan untuk melakukan penyesuaian bit rate HS-DSCH tiap pentransmisian time interval (TTI), berdasarkan pada kualitas penerimaan user. Power control dari Highspeed shared control channel (HS-SCCH) diperlukan untuk meminimalisasi daya yang berlebih untuk menjamin penerimaannya. Pada akhirnya, penjadwalan paket high-speed medium access control (MAC-hs) di dalam Node B, mengontrol bagaimana user HSDPA diijinkan yang disediakan pada HS-DSCH. Perancangan penjadwalan paket MAC-hs yang bagus, dapat memaksimalkan kapasitas sel .

Tugas Makalah

Topik Khusus Jaringan Telekomunikasi HSDPA

OLEH : AZHARI NUGRAHA P

D411 08 300

JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN 2011