skripsi tentang mini bts

ANALISA MEKANISME H A N D - I N  PADA   PADA SISTEM JARINGAN FEMTOCELL  BERBASIS TEKNOLOGI LONG TERM TERM EVOLUTI ON  (Skripsi)

Oleh

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2013

DAFTAR ISI

ABSTRAK ............................................ .................................................................. ............................................ ............................................ ...................... ii HALAMAN JUDUL ........................................ .............................................................. ............................................ ................................ .......... iii LEMBAR PERSETUJUAN........... PERSETUJUAN................................. ............................................ ............................................ ............................. ....... v LEMBAR PENGESAHAN ............................................ .................................................................. ....................................... ................. vi RIWAYAT HIDUP ................................... ......................................................... ............................................ ...................................... ................ vii PERSEMBAHAN ............................................ .................................................................. ............................................ ................................ .......... ix SANWACANA............................................................... ..................................................................................... ....................................... ................. xi DAFTAR ISI ........................................................ .............................................................................. ............................................. .......................... ... xiii DAFTAR GAMBAR ........................................... ................................................................. ............................................ .......................... .... xvi DAFTAR TABEL ................................................... .......................................................................... ........................................... .................... xviii DAFTAR SINGKATAN ............................................ .................................................................. ......................................... ................... xix I.

................................................................. ............................................ ......................... ... 1 PENDAHULUAN ........................................... 1.1

Latar Belakang Masalah ........................................................... .......................................................................... ...............1

1.2

Tujuan Penelitian ............................................ .................................................................. ......................................... ...................3

1.3

Manfaat Penelitian .......................................... ................................................................ ......................................... ...................3

1.4

Rumusan Masalah .......................................... ................................................................ ......................................... ...................4

1.5

Batasan Masalah ......................................... ............................................................... ............................................ ........................ 4

1.6

Sistematika Penulisan ........................................................... .............................................................................. ...................4

............................................................................. ......................... ... 6 II. TINJAUAN PUSTAKA ........................................................ 2.1

Tinjauan Literatur ........................................... ................................................................. ......................................... ...................6

2.2

Femtocell ......................................... ............................................................... ............................................ .................................. ............7

DAFTAR ISI

ABSTRAK ............................................ .................................................................. ............................................ ............................................ ...................... ii HALAMAN JUDUL ........................................ .............................................................. ............................................ ................................ .......... iii LEMBAR PERSETUJUAN........... PERSETUJUAN................................. ............................................ ............................................ ............................. ....... v LEMBAR PENGESAHAN ............................................ .................................................................. ....................................... ................. vi RIWAYAT HIDUP ................................... ......................................................... ............................................ ...................................... ................ vii PERSEMBAHAN ............................................ .................................................................. ............................................ ................................ .......... ix SANWACANA............................................................... ..................................................................................... ....................................... ................. xi DAFTAR ISI ........................................................ .............................................................................. ............................................. .......................... ... xiii DAFTAR GAMBAR ........................................... ................................................................. ............................................ .......................... .... xvi DAFTAR TABEL ................................................... .......................................................................... ........................................... .................... xviii DAFTAR SINGKATAN ............................................ .................................................................. ......................................... ................... xix I.

................................................................. ............................................ ......................... ... 1 PENDAHULUAN ........................................... 1.1

Latar Belakang Masalah ........................................................... .......................................................................... ...............1

1.2

Tujuan Penelitian ............................................ .................................................................. ......................................... ...................3

1.3

Manfaat Penelitian .......................................... ................................................................ ......................................... ...................3

1.4

Rumusan Masalah .......................................... ................................................................ ......................................... ...................4

1.5

Batasan Masalah ......................................... ............................................................... ............................................ ........................ 4

1.6

Sistematika Penulisan ........................................................... .............................................................................. ...................4

............................................................................. ......................... ... 6 II. TINJAUAN PUSTAKA ........................................................ 2.1

Tinjauan Literatur ........................................... ................................................................. ......................................... ...................6

2.2

Femtocell ......................................... ............................................................... ............................................ .................................. ............7

iii

2.3

2.2.1

Konsep Dasar Femtocell  Dasar Femtocell ...................... ............................................ .................................... .............. 7

2.2.2

Perkembangan Femtocell  Perkembangan Femtocell  .........................................................  ......................................................... 7

2.2.3

Arsitektur Dasar Femtocell  Dasar Femtocell ..................... ........................................... ................................. ........... 8

2.2.4

Akses Mode Femtocell ............................ .................................................. ................................. ........... 9

Handover ......................................... ............................................................... ............................................ ................................ ..........10 2.3.1

2.4

2.5

Skenario Handover Pada Jaringan J aringan Femtocell ......................... ......................... 11

LTE (Long Term Evolution) ........................................................... ................................................................. ......12 2.4.1

Arsitektur LTE ........................................................... ....................................................................... ............ 12

2.4.2

Handover Pada 3GPP-LTE Macrocell ................................... ................................... 15

UMTS (Universal (Universal Mobile Telecommunication System) System)........................18 2.5.1

Arsitektur UMTS-WCDMA.......................................... ................................................... ......... 18

2.5.2

Handover Femtocell berbasis UMTS ..................................... ..................................... 21

........................................................................... ................ 24 III. METODE PENELITIAN ............................................................ 3.1

Waktu dan Tempat.......................................... Tempat................................................................ ....................................... .................24

3.2

Jadwal Penelitian ............................................ .................................................................. ....................................... .................24

3.3

Tahap Penelitian ......................................... ............................................................... ........................................... .....................25

3.4

Skenario Handover Macrocell Macr ocell ke Femtocell ......................................... .........................................26 3.4.1

Skenario Mekanisme Hand-in MBS-LTE ke FAP-LTE ........ 26

3.4.2

Skenario Mekanisme Hand-in MBS-LTE ke FAP-UMTS .... 30

.............................................................. .................... 33 IV. ANALISA DAN PEMBAHASAN .......................................... 4.1

4.2

Prosedur dan Pensinyalan Mekanisme Hand-in ................................... .....................................33 4.1.1

MBS-LTE ke FAP-LTE .............................. .................................................... ........................... ..... 35

4.1.2

LTE-MBS ke FAP-UMTS ............................................ ..................................................... ......... 39

Tahap Measurement pada prosedur handover LTE............................... ...............................44

iv

4.3

4.2.1

Analisa RSRP Terhadap Jarak UE-FAP ................................ 44

4.2.2

Analisa RSRQ Terhadap Perbedaan Bandwidth .................... .................... 45

Tahap Measurement pada prosedur handover UMTS ........................... ...........................46 4.3.1

Analisa RSCP Terhadap Jarak UE-FAP ................................ 46

4.3.2

Analisa Ec/No Terhadap Jarak J arak UE-FAP ........................... ................................ ..... 46

......................................................................... .................... 49 V. SIMPULAN DAN SARAN ...................................................... 5.1

Kesimpulan .......................................... ................................................................ ............................................ ............................ ......49

5.2

Saran ............................................ ................................................................... ............................................. ................................... .............50

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Arsitektur Dasar Femtocell ................................................................ 9 Gambar 2.2. Arsitektur HeNB berbasis LTE ........................................................ 10 Gambar 2.3. Skenario handover pada femtocell ................................................... 12 Gambar 2.4. Arsitektur dasar LTE ........................................................................ 13 Gambar 2.5. Prosedur handover pada LTE ........................................................... 15 Gambar 2.6. Diagram urutan pesan prosedur handover pada 3GPP-LTE ............ 17 Gambar 2.7. Arsitektur Jaringan 3G WCDMA. ................................................... 18 Gambar 2.8. Aliran Pensinyalan handover macrocell ke femtocell pada  jaringan UMTS ......................................................................................................23 Gambar 3.1. Skenario LTE-MBS ke FAP-LTE.................................................... 27 Gambar 3.2. Skenario LTE-MBS ke FAP-UMTS ................................................ 30 Gambar 3.1. Aliran Pensinyalan pada Hand-in MBS-LTE ke FAP-LTE ............. 36 Gambar 3.2. Aliran Pesan Hand-in LTE- MBS ke UMTS-FAP. ......................... 40 Gambar 3.3. Grafik Hubungan Terhadap Jarak UE-FAP ..................................... 44

vi

Gambar 4.4. Grafik Hubungan RSRQ terhadap Bandwidth ................................. 45 Gambar 4.5. Pathloss UE-FAP ............................................................................. 47 Gambar 4.6. Grafik Perhitungan RSCP Terhadap Jarak ....................................... 47 Gambar 4.7. Grafik Perhitungan Ec/No terhadap Jarak ........................................ 48

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Jadwal kegiatan Penelitian ...................................................... 24 Tabel 3..2. Asumsi perhitungan berdasarkan Small Cell Forum [13] ..... 28 Tabel 3.3. Jumlah PRB pada setiap Bandwidth [15] ............................... 29 Tabel 3.4. Asumsi Link Budget FAP-UMTS [16] ................................... 31 Tabel 4.1. Perbandingan Nilai RSCP....................................................... 45

DAFTAR SINGKATAN

3GPP

3rd Generation Partnership Project

CDF

Cumulative Density Function

CINR

Carrier to Noise and Interference Ratio

CP

Cyclic Prefix

DL

Downlink

e-UTRAN

evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network

FAP

Femto Access Point

FUE

Femto User Equipment

HARQ

Hybrid Automatic Repeat request

HeNB

Home eNodeB

HeNB-GW

Home eNodeB GateWay

HO

Handover

ID

Identificator

IP

Internet Protocol

LMA

Local Mobility Anchor

LTE

Long Term Evolution

IMT

International Mobile Telecommunications

LTE

Long Term Evolution

MS

Mobile Station

MBS

Macro Base Station

MME

Mobility Management Entity

ix

 NACK

Negative ACKnowledgement

 NAS

Non-Access Stratum

OFDMA

Orthogonal Frequency Division Multiple Access

PDN

Packet Data Networks

PCI

Physical Cell Identity

PDN-GW

Packet Data Network Gateway

RSRP

Reference Signal Receive Power

RSRQ

Reference Signal Receive Quality

RSSI

Received Signal Strength Indicator

PRB

Physical resource block

RRC

Radio Resource Control

RS

Reference Signal

S-GW

Serving GateWay

TTI

Transmit Time Interval

UE

User Equipment

WCDMA

Wideband Code Division Multiple Access

I.

1.1

PENDAHULUAN

Latar Belakang Masalah

Teknologi telekomunikasi saat ini berkembang dengan sangat cepat terutama di bidang sistem komunikasi nirkabel (wireless). Sistem wireless memiliki kemampuan untuk melayani pengguna di wilayah yang luas dengan infrastruktur jaringan yang relatif lebih murah. Namun, kelemahan utama dari sistem ini ada pada ketersediaan lebar pita (bandwidth) dan area cakupan yang relatif terbatas. Perkembangan riset dan pengembangan dalam sistem komunikasi wireless telah sampai pada  platform  teknologi generasi ke-4 atau lebih dikenal dengan terminologi 4G. Salah satu platform teknologi 4G saat ini adalah teknologi  Long Term Evolution (LTE). Sementara itu, rekayasa topologi jaringan wireless juga mengalami  perkembangan yang pesat. Setelah sukses dengan topologi macrocell  pada awal  pengembangan, kemudian diikuti dengan pengembangan microcell   dan  picocell. Teknologi termutakhir dari konsepsi topologi jaringan wireless dikenal dengan nama  femtocell. Femtocell muncul sebagai salah satu solusi untuk mengatasi  beberapa

kelemahan

yang

ada

pada

jaringan

macrocell,

yaitu dengan

meningkatkan cakupan (coverage) dan kapasitas sel pada jaringan khususnya pada area indoor .

2

Penggunaan teknologi femtocell dapat memberikan beberapa keuntungan,  baik untuk pengguna maupun untuk operator itu sendiri. Bagi pengguna, sinyal yang baik dan kuat akan selalu tersedia, sehingga dapat meningkatkan kehandalan transmisi dan kapasitas jaringan. Selain itu implementasi  femtocell   juga menawarkan fitur hemat energi. Sementara itu untuk operator sistem,  femtocell mengatasi kekurangan sumber daya radio dan mengurangi beban macrocell. Keuntungan lainnya adalah penghematan biaya pembangunan  Base Transceiver Station (BTS). Dengan adanya  femtocell  disetiap rumah, kantor, mall   dan tempattempat publik lainnya, maka operator tidak perlu membangun BTS tambahan yang berbiaya tinggi. Meskipun femtocell memiliki banyak keuntungan dalam penggunaannya, tetapi juga memiliki banyak tantangannya, khususnya pada mekanisme handover  saat peralihan dari macrocell ke  femtocell atau mekanisme ini disebut  hand-in. Pada mekanisme hand-in, koneksi User Equipment   (UE) akan dipindahkan dari  Macrocell Base Station (MBS) yang sedang melayaninya ke salah satu  femtocell atau juga bisa disebut  Femto Access Point   (FAP) yang terdapat dimana area UE  berada. Prosedur hand-in  ini menjadi cukup rumit karena adanya kemungkinan terdapat jumlah FAP yang besar dan masih termasuk dalam cakupan MBS. Oleh karena itu, prosedur handover   pada skenario seperti ini sangat penting untuk dianalisis dan ditingkatkan efisiensinya untuk mendukung terintegrasinya jaringan macrocell dan femtocell  yang handal (reliable). Pada tugas akhir ini, proses komunikasi saat hand-in  akan dibahas, termasuk serah terima atau handover   secara horizontal  dan vertikal  dari macrocell  LTE ke femtocell   berbasis LTE dan Universal Mobile Telecommunication System

3

(UMTS) serta menganalisa proses measurement  pemilihan target FAP

dari

 prosedur handover .

1.2

Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian yang dilakukan adalah: 1. Memperlihatkan prosedur komunikasi yang terjadi pada UE, FAP dan eNodeB  pada proses hand-in. 2. Memodelkan mekanisme pensinyalan pada proses hand-in berbasis LTE-MBS ke FAP dan LTE-MBS ke UMTS-FAP. 3. Melakukan perhitungan dan mengalisa parameter dari tahap measurement  pada prosedur hand-in di jaringan macrocell-femtocell  yang terintegrasi.

1.3

Manfaat Penelitian

Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai  berikut: 1. Memahami

prosedur

komunikasi

yang

terjadi

pada

UE,

FAP

dan

eNodeB/NodeB pada proses hand-in. 2. Memberikan suatu referensi mengenai mekanisme hand-in pada pada jaringan  femtocell  berbasis LTE dan UTMS.

4

1.4

Rumusan Masalah

Permasalahan yang dibahas dalam tugas akhir ini adalah bagaimana  prosedur hand-in pada tiap RAT ( Radio Access Technology) yang berbeda.

1.5

Batasan Masalah

Permasalahan yang diteliti pada tugas akhir ini dibatasi pada hal-hal  berikut: 1. Mekanisme handover   yang menjadi obyek penelitian berbasis pada teknologi 3GPP LTE (4G) dan UMTS (3G) serta fokus hanya pada mekanisme hand-in, yaitu handover  dari eNodeB/NodeB (macrocell ) ke FAP ( femtocell ). 2. Analisa meliputi signaling flow & prosedur handover  untuk tiap FAP. 3. Membahas hanya pada tahap measurement   pada saat pemilihan target FAP untuk penyerahan/handover . 4. Prosedur handover   tidak mengacu kepada parameter tertentu melainkan mengacu kepada prosedur handover  dari tiap RAT.

1.6

Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan pada tugas akhir ini yaitu : BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini memuat latar belakang, tujuan, perumusan masalah, batasan masalah, manfaat dan sistematika penulisan.

5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab ini diuraikan mengenai tinjauan literatur dari beberapa hasil  penelitian terdahulu yang berhubungan dengan topik tugas akhir ini. BAB III METODE PENELITIAN

Bab ini memuat langkah-langkah yang dilakukan dalam penelitian, diantaranya waktu dan tempat penelitian, alat dan bahan, dan proses  pembuatan dan simulasi sistem. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini memuat hasil dari pengerjaan penelitian ini dan membahas hasil yang didapat dari penelitian. BAB V SIMPULAN DAN SARAN

Bab ini memuat kesimpulan yang penulis dapatkan dari hasil penelitian yang telah dilakukan beserta saran-saran yang penulis berikan.

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Tinjauan Literatur

Penelitian dan pengembangan teknologi mengenai prosedur hand-in (proses handover   dari macrocell ke  femtocell ) telah dilakukan secara luas dalam  beberapa tahun terakhir. Para penulis didalam artikelnya [1], mengajukan  prosedur strategi baru untuk handover   antara  femtocell   dan macrocell   pada  jaringan LTE dalam mode akses hybrid.  Pada penelitiannya ini, penulis mempertimbangkan beberapa parameter handover   yaitu berdasarkan kecepatan, QoS dan interferensi sehingga didapat sebuah algoritma yang sederhana dan efektif

untuk

handover.  Hal

serupa

juga

dilakukan

pada

[2]

untuk

mengintegrasikan  femtocell   ke jaringan, tetapi hal ini dilakukan pada jaringan UMTS. Dalam penelitiannya, menunjukkan bahwa penggunaan mekanisme Call  Admission Control   (CAC) adalah cara yang efektif untuk menghindari pemicu serah terima yang tidak perlu. Prosedur handover HeNB dan eNB berdasarkan prediksi pergerakan  pengguna dan prediksi target-FAP, diusulkan dalam [3], sebagai cara untuk menghilangkan handover yang terlalu sering dan tidak perlu.

7

2.2

Femtocell

2.2.1

Konsep Dasar Femtocell 

 Femtocell   adalah sebuah BTS mini yang ditempatkan pada wilayah  bersinyal rendah sehingga dapat meningkatkan ketersediaan, konektivitas, mobilitas, serta kinerja layanan jaringan dengan kebutuhan daya yang rendah.  Femtocell dapat juga disebut FAP sedangkan pada jaringan LTE,  femtocell  disebut Home eNode B (HeNB) dan Home Node B (HNB) pada jaringan UMTS. Rentang daya femtocell  adalah antara 13 — 20 dBm pada keadaan lingkungan yang sama, cakupan maksimum adalah sekitar 15 sampai 50 meter (lokasi dan lingkungan yang sebenarnya akan mempengaruhi cakupan) [1]. Femtocell dibuat sebagai salah satu solusi alternatif bagi operator seluler dalam memperluas  jaringan aksesnya hingga perumahan-perumahan atau perkantoran yang seringkali tidak terjangkau oleh jaringan BTS konvensional atau pada area dengan tingkat densitas trafik yang sangat tinggi. Bagi operator, kehadiran  femtocell   dapat menurunkan biaya pembangunan infrastruktur serta memberikan layanan yang lebih prima kepada pelanggan pada area-area tersebut. Pemasangan perangkat  femtocell   tidak hanya pada tempat-tempat ruangan tertutup dari suatu gedung, tetapi juga dapat diterapkan pada daerah terpencil dan wilayah sekitar terjadinya  bencana sehingga dapat meningkatkan mobilitas jaringan seluler dengan mudah dan cepat. 2.2.2  Perkembangan Femtocell

Pada tahun 2002, sekelompok insinyur di Motorola tertarik dengan ide membuat BTS seluler layaknya access point pada WiFi. BTS tersebut dibuat dengan konsep koneksi jaringan transmisi yang berbasis jaringan internet . Pada

8

Tahun 2004, beberapa perusahaan lain mulai tertarik untuk melakukan penelitian teknologi ini. Pada Tahun 2005, makin banyak perusahaan yang tertarik pada ide femtocell   ini, hingga semakin berkembang pada tahun 2007. Akhirnya pada tahun

2007

mulai

berdiri

organisasi  Femto

Forum untuk

mendukung

 perkembangan femtocell  di seluruh dunia. Pada 7 April 2009 akhirnya 3GPP , Femto Forum, dan Broadband Forum mempublikasikan standar untuk femtocell yang kemudian disebut dengan  Home  Node B (HNB) dan Home enhanced Node B (HeNB). 2.2.3

Arsitektur Dasar F emtocell 

Pada jaringan  femtocell terdapat 3 elemen utama yang terdapat di setiap arsitektur jaringan, yaitu : 1. Femtocell Access Point  Femtocell Access Point   (FAP) adalah node utama dalam suatu jaringan  femtocell   yang berada di sisi pengguna (misalnya, dirumah atau dikantor). FAP mengimplementasikan fungsi dari  Base Station (BS) dan terhubung ke  jaringan operator melalui jaringan backhaul yang aman melalui internet. 2. Security Gateway (SeGW) Security Gateway (SeGW) adalah node jaringan yang mengamankan koneksi internet antara pengguna  femtocell dan jaringan inti operator seluler. SeGW Menggunakan protokol keamanan internet standar seperti IPSec dan IKEv2 untuk otentikasi dan otorisasi  femtocell dan memberikan dukungan enkripsi untuk semua sinyal dan lalu lintas pengguna.

9

3.  Femtocell Device Management System (FMS) Manajemen sistem  femtocell,  terletak di jaringan operator, yang juga memiliki peran penting dalam manajemen pengadaan, aktivasi dan operasional  femtocell . Sistem manajemen merupakan simpul yang paling  penting dalam memastikan skalabilitas jaringan  femtocell   ke jutaan  perangkat.

Gambar 2.1. Arsitektur Dasar Femtocell [4] 2.2.4

Akses Mode Femtocell

Mode akses jaringan femtocell  ini dibagi menjadi tiga, yaitu Open Access, Closed Subscriber Group (CSG), dan Hybrid [5]. 1. Open Access Mode Metode akses terbuka ini juga dikenal dengan Open Subscriber Group (OSG). Dalam skenario ini, semua pengguna mendapat izin akses ke HeNB dan menerima layanan yang ditawarkan.

10

2. Closed Access Mode Mode akses tertutup ini juga disebut dengan Closed Subscriber Group (CSG). Dalam skenario ini,  femtocell   melayani sejumlah pengguna yang telah ditetapkan sebelumnya pada daftar akses kontrolnya. Jadi pengguna yang bukan anggota CSG tidak dapat mengakses  femtocell CSG tersebut. 3.  Hybrid Mode Dalam skenario ini, sebagian dari sumber  femtocell dicadangkan untuk  pengguna CSG dan sumber daya yang tersisa dialokasikan secara terbuka. Mode akses  hybrid   mirip dengan mode akses tertutup, tetapi ada beberapa  pembatasan akses pada pengguna non-CSG.

Gambar 2.2. Arsitektur HeNB berbasis LTE [6]

2.3

Handover

 Handover   adalah suatu mekanisme yang memungkinkan user pindah  pelayanan dari suatu sektor ke sektor lain baik dalam satu BTS maupun antar BTS

11

tanpa adanya pemutusan hubungan dan terjadi pemindahan frekuensi/kanal secara otomatis yang dilakukan oleh sistem. Faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya handover   karena adanya  parameter-parameter yang mencapai ambang batas yang ditentukan, sehingga MS atau BTS melakukan permintaan untuk handover . Pada umumnya parameter parameter tersebut yaitu  Received Signal Strength Indicator   (RSSI), Rasio keefektifan sinyal atau Carrier-to-Interference plus Noise Ratio (CINR), Bit Error  Rate  (BER) dan lainnya. Hampir semua teknologi wireless (GSM, LTE, WiFi, WiMAX) menggunakan parameter-parameter ini sebagai trigger  proses handover. Pada jaringan yang heterogen, handover   berlangsung dalam dua cara, sesuai dengan teknologi radio akses yaitu horizontal handover   dan vertikal handover  untuk mendukung seamless mobility yaitu akses komunikasi tanpa batas. 2.3.1

Skenario Handover Pada Jaringan Femtocell

Prosedur handover   sangat penting untuk mendukung mobilitas pengguna dalam

semua

sistem

mobile  termasuk

jaringan  femtocell .  Handover

memungkinkan komunikasi selama pergerakan user di antara jaringan. Ada tiga skenario handover  pada jaringan femtocell [6], yaitu: 1.  Hand-in, merupakan skenario serah terima di mana UE berpindah keluar dari  Macrocell Base Station (MBS) ke femtocell/ FAP. 2.  Hand-out , merupakan penyerahan yang dilakukan dari femtocell/FAP ke MBS. 3.  Inter-FAP , skenario serah terima dari satu FAP ke FAP lain.

12

Public network (Internet/Mobile CN)

Backhaul Connection (DSL/FTTH/WiMAX)

FAP UMTS

Intra-RAT HO Backhaul Connection

Vertikal Hand-in

(DSL/FTTH/WiMAX)

Hand-in

FAP-LTE

Inter-FAP HO

Backhaul Connection (DSL/FTTH/WiMAX)

FAP-LTE Hand-out

Macrocell (eNodeB)

Gambar 2.3. Skenario handover  pada femtocell 

2.4

Long Term Evolution (LTE)

LTE adalah sebuah nama baru dari layanan yang mempunyai kemampuan tinggi dalam sistem komunikasi bergerak (mobile) yang merupakan langkah menuju generasi keempat (4G) dari teknologi seluler. LTE dikembangkan oleh 3GPP (The Third Generation Partnership Project ). 2.4.1

Arsitektur LTE

Arsitektur jaringan LTE terdiri dari dua jaringan dasar yaitu E-UTRAN (evolved UMTS Teresterial Radio Acces Network ) dan EPC ( Evolved Packet Core). Arsitektur dasar jaringan LTE dapat dilihat pada Gambar 2.4.

13

Gambar 2.4. Arsitektur dasar LTE Perbedaan yang mendasar pada jaringan LTE yaitu tidak memerlukan RNC ( Radio Network Controller ) sehingga eNodeB langsung terhubung dengan MME ( Mobility Management Entity) melalui interface  S1, sedangkan sesama eNodeB terhubung dengan interface  X2.  Interface  X2 juga berfungsi sebagai interface  dalam proses handover antar sesama eNodeB. Semua interface  pada  jaringan LTE berbasis Internet protocol  (IP). Arsitektur LTE terdiri dari beberapa subsistem yaitu: 1. UE (User Equipment ) UE adalah perangkat yang berada disisi end user   untuk melakukan proses komunikasi dan berfungsi sebagai terminal (pengirim dan penerima sinyal) untuk berkomunikasi dengan perangkat lainnya. 2. E-UTRAN E-UTRAN terdiri dari eNodeB. eNodeB berfungsi untuk  Radio Resource

14

 Management (RRM) dan sebagai transceiver yang bertugas mengontrol dan mengawasi pengiriman sinyal, serta menguji kelayakan data yang melewati eNodeB. 3. Evolved Packet Core (EPC) EPC adalah core network  berbasis flat all-IP  yang dapat diakses melalui 3GPP radio access  (LTE, 3G, 2G) maupun radio access non-3GPP (WiMAX, WLAN). Terdapat beberapa elemen didalam EPC adalah sebagai berikut: a.  Mobility Management Entity (MME) MME merupakan elemen kontrol utama yang terdapat pada EPC pada  jarigan LTE, MME bisa di analogikan sebagai MSC pada jaringan GSM. Fungsi utama MME yaitu menangani lalu lintas persinyalan, autentifikasi dan autorisasi. MME juga berfungsi untuk mengatur handover   yaitu memilih MME lain untuk handover, atau memilih Serving GPRS Support Node  (SGSN) untuk handover dengan jaringan akses 2G/3G.  b. Serving Gateway (S-GW) SGW terdiri dari dua bagian, yaitu 3GPP  Anchor   dan System  Architecture Evolution (SAE)  Anchor . 3GPP Anchor berfungsi sebagai  gateway  paket data yang berasal dari jaringan 3GPP, sedangkan SAE  Anchor  berfungsi sebagai gateway jaringan non-3GPP. SGW merutekan dan meneruskan paket data user, juga berfungsi sebagai mobility anchor  saat handover   antar eNodeB dan untuk menghubungkan LTE dengan  jaringan lain yang sudah ada. c.  Packet Data Network Gateway (P-GW)

15

P-GW menangani layanan IP seperti lalu lintas routing , pengalamatan, manajemen keamanan, dan menyiapkan akses untuk jaringan 3GPP. 2.4.2

Handover Pada 3GPP-LTE Macrocell

3GPP-LTE untuk sistem bergerak 4G menentukan prosedur dan mekanisme handover  untuk mendukung mobilitas pengguna [3]. Proses handover  dibagi menjadi empat bagian seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.5.

Gambar 2.5. Prosedur handover pada LTE [3] UE mengukur kekuatan sinyal downlink (garis biru 1), pengolahan hasil  pengukuran (2) dan mengirimkan laporan pengukuran ke eNodeB sumber (jalur hijau 3). Sumber eNodeB kemudian membuat penyerahan keputusan berdasarkan  pada laporan pengukuran yang diterima (garis merah 4) [3]. Diagram urutan pesan prosedur handover   pada LTE ditunjukkan pada Gambar 2.6. Prosedur handover ini terdiri dari 3 bagian [3], yaitu: 

Persiapan Handover

16

Pada bagian ini, UE, eNodeB sumber dan eNodeB target membuat persiapan sebelum UE terhubung ke sel baru. Pesan utama dan proses dijelaskan sebagai  berikut:

1)  Measurement control/report  (pesan 1/2) Pada tahap ini eNodeB sumber mengkonfigurasi dan memicu prosedur  pengukuran UE dan UE mengirimkan pesan laporan pengukuran kepada eNodeB sumber. 2) Keputusan Handover  (pesan 3/4) Tahap

ini

eNodeB

sumber

menawarkan

keputusan

penyerahan

 berdasarkan pesan laporan pengukuran yang diterima dari UE. 3)  Admission control  (pesan 5/6) Tahap ini eNodeB target melakukan kontrol masuk tergantung pada informasi Quality of Service  (QoS) dan mempersiapkan serah terima dengan L1/L2. 4) Perintah Handover  (pesan 7) Tahap ini eNodeB sumber mengirimkan perintah penyerahan kepada UE. 

Eksekusi Handover ; pada bagian eksekusi, proses yang digambarkan sebagai  berikut: 5) Melepas sel yang lama dan menyinkronkan dengan sel yang baru (pesan 8 s.d. 10), UE melaksanakan sinkronisasi ke sel target dan mengakses sel target.

17

Gambar 2.6. Diagram urutan pesan prosedur handover pada 3GPP-LTE 

Handover selesai, bagian ini mencakup proses-proses berikut: 6) Handover   confirm and path switch  (pesan 11 — 16), Serving-Gateway  beralih jalur data downlink   ke sisi target. Untuk ini, Serving-Gateway melakukan pertukaran pesan dengan MME. 7)  Release resource  (pesan 17/18), pada saat menerima pesan rilis, eNodeB sumber dapat melepaskan radio dan kontrol sumber daya terkait.

18

Selanjutnya, eNodeB target dapat mengirimkan paket data downlink .

2.5

UMTS (Un iversal M obil e Telecommun icati on System  )

2.5.1

Arsitektur UMTS

UMTS adalah salah satu teknologi seluler pada generasi ketiga yang menggunakan teknologi Wideband Code Division Multiple Access  (W-CDMA). Asitektur jaringan UMTS terlihat pada Gambar 2.7 berikut ini:

Gambar 2.7. Arsitektur Jaringan UMTS [7]. Dari gambar diatas terlihat bahwa arsitektur jaringan UMTS terdiri dari  perangkat-perangkat yang saling mendukung, yaitu User Equipment  (UE), UMTS Terresterial Radio Access Network  (UTRAN) dan Core Network  (CN). 2.5.1.1

User E qui pment   (UE)

UE merupakan perangkat yang digunakan oleh pelanggan untuk dapat memperoleh

layanan

komunikasi

bergerak

seperti

handphone,

modem,

 smartphone dan lainnya. UE dilengkapi dengan  smart card   yang dikenal dengan nama USIM (UMTS Subscriber Identity Module).

19

2.5.1.2

 (UTRAN) UM TS Terr ester ial Radio A ccess Network 

Jaringan akses radio menyediakan koneksi antara terminal mobile  dan Core Network . Dalam UMTS jaringan akses dinamakan  Radio Network Subsystem (RNS). Sebuah RNS merupakan suatu sub-jaringan dalam UTRAN dan terdiri dari  Radio Network Controller   (RNC) dan satu atau lebih NodeB. RNS dihubungkan antar RNC melalui suatu interface  Iur dan Node B dihubungkan dengan satu interface Iub [8]. 1.  Radio Network Controller  (RNC) RNC bertanggung jawab mengontrol radio resources  pada UTRAN yang membawahi beberapa Node-B, menghubungkan Core Network (CN) dengan user , dan merupakan tempat berakhirnya protokol RRC (Radio Resource Control) yang mendefinisikan pesan dan prosedur antara mobile user dengan UTRAN. 2.  Node-B  Node-B sama dengan  Base Station di dalam jaringan GSM. Node-B merupakan perangkat pemancar dan penerima yang memberikan pelayanan radio kepada UE. Fungsi utama Node-B adalah melakukan proses pada layer 1 antara lain : channel coding, interleaving ,  spreading , de-spreading, modulasi, demodulasi dan lain-lain. Node-B juga melakukan beberapa operasi RRM (Radio Resouce Management), seperti handover dan power control. 2.5.1.3

Core Networ k   (CN)

Jaringan inti (Core Network ) menggabungkan fungsi kecerdasan dan transport . Core Network   ini mendukung pensinyalan dan transport informasi dari trafik, termasuk peringanan beban trafik. Dengan melewati jaringan inti, UMTS

20

dapat

dihubungkan

dengan

jaringan

telekomunikasi

lain,

jadi

sangat

memungkinkan tidak hanya antara pengguna UMTS, tetapi juga dengan jaringan yang lain [8]: 1. MSC ( Mobile Switching Center ) MSC didesain sebagai switching   untuk layanan berbasis circuit switch seperti video, video call . 2. VLR (Visitor Location Register ) VLR merupakan database  yang berisi informasi sementara mengenai  pelanggan terutama mengenai lokasi dari pelanggan pada cakupan area  jaringan. 3. HLR ( Home Location Register ) HLR merupakan database yang berisi data-data pelanggan yang tetap. Datadata tersebut antara lain berisi layanan pelanggan,  service  tambahan serta informasi mengenai lokasi pelanggan yang paling akhir (Update Location). 4. SGSN (Serving GPRS Support Node) SGSN merupakan gerbang penghubung jaringan BSS/BTS ke jaringan General Packet Radio Service (GPRS). Fungsi SGSN adalah sebagai berikut :



Mengantarkan paket data ke UE.



Update pelanggan ke HLR.



Registrasi pelanggan baru.



GGSN ( Gateway GPRS Support Node ) yang berfungsi sebagai gerbang  penghubung dari jaringan GPRS ke jaringan Packet Data Network  (PDN).

21

2.5.2

Handover Femtocell berbasis UMTS

Kemampuan perpindahan secara mulus antara  femtocell   dan jaringan macrocell   merupakan pendorong utama untuk penyebaran jaringan  femtocell . Prosedur handover  untuk jaringan 3GPP disajikan dalam [9]-[10]. FGW memiliki peran penting pada proses ini. Informasi lokasi yang tepat  juga penting untuk handover . Pertukaran pesan antara FGW dan RNC terjadi melalui CN. Dalam serah terima, Mobile Station (MS) perlu memilih sasaran FAP yang tepat diantara banyaknya kandidat FAP. Juga tingkat interferensi harus dipertimbangkan untuk keputusan handover . Serving-NodeB  mengkordinasikan  penyerahan MS dari Node-B ke FAP dengan memberikan informasi yang diizinkan untuk mencari FAP untuk membuat sebuah daftar FAP disekitarnya. Setiap kali MS mengirimkan laporan pengukuran FAP, juga harus berisi informasi tingkat interferensi. Otorisasi harus diperiksa saat handover  tahap persiapan. Gambar. 2.8 menunjukkan prosedur aliran pesan untuk handover  macrocell  ke  femtocell   pada jaringan UMTS. Setiap kali MS dalam jaringan macrocell   mendeteksi sinyal dari  femtocell , ia akan mengirimkan laporan  pengukuran ke NodeB yang terhubung (langkah 1, 2). Berdasarkan laporan, MS memutuskan untuk handover   (langkah 3). Node-B menyediakan daftar FAP tetangga yang dioptimalkan dan diotorisasi (langkah 4).  Node-B memulai prosedur handover   dengan mengirimkan pesan  Handover  Request   ke RNC yang melayaninya (langkah 5). Pesan  Handover Request diteruskan dari sumber Node-B ke target FAP melalui CN dan FGW (langkah 6, 7, dan 8). FAP memeriksa otorisasi pengguna (langkah 9, 10). FAP melakukan

22

CAC, RRC dan juga membandingkan tingkat interferensi di daerah  femtocell saat ini dan target untuk mengakui panggilan (langkah 11). Kemudian respon FAP untuk permintaan handover   (langkah 12, 13, dan 14). Sebuah link   baru didirikan antara FGW dan target FAP (langkah 15, 16, 17, 18, dan 19). Kemudian paket data akan diteruskan ke target FAP (langkah 20). Sekarang MS membangun kembali saluran dengan target FAP, terlepas dari sumber Node-B, dan disinkronkan dengan target FAP (langkah 21, 22, 23, 24, dan 25). Maka sumber  NodeB menghapus link   lama dengan RNC (langkah 29, 30, dan 31). Sekarang  paket akan diteruskan ke MS melalui FAP.

23

Gambar 2.8. Aliran pensinyalan handover dari macrocell  ke femtocell  pada  jaringan UMTS [11]

III. METODE PENELITIAN

3.1

Waktu dan Tempat

Penelitian ini dilakukan dari bulan September 2012 s.d Oktober 2013,  bertempat di Laboratorium Teknik Telekomunikasi, Laboratorium Terpadu Teknik Elektro, Jurusan Teknik Elektro, Universitas Lampung.

3.2

Jadwal Penelitian

Jadwal kegiatan penelitian seperti yang terlihat dalam tabel 1 berikut: Tabel 3.1. Jadwal kegiatan Penelitian

Kegiatan Studi Literatur  Pembuatan Proposal Seminar 1 Pembuatan Program Simulasi Analisa dan Pembahasan Seminar Hasil Perbaikan Komrehensif 

I

Sep-12 II III 1V

I

Okt-12 II III IV

 Nop-12 I II III IV

I

Des-12 II III IV

25

Jan-13 s.d Sep-13

Kegiatan I

II

III

IV

Okt-13 I

II

III

 Nop-13 IV

I

II

III

IV

Studi Literatur  Pembuatan Proposal Seminar 1 Penetapan Metode Perhitungan Analisa dan Pembahasan Seminar Hasil Perbaikan Komrehensif 

3.3

Tahap Penelitian

Pada penyelesaian tugas akhir ini ada beberapa tahapan kerja yang dilakukan antara lain: 1. Studi Literatur Pada tahapan ini dilakukan pencarian informasi baik dari buku, jurnal, bahan dari internet maupun sumber lain yang berkaitan dan pembelajaran mengenai hal-hal yang berkaitan dengan arsitektur jaringan LTE, konsep dasar femtocell ,  proses hand-in  antara macrocell dan  femtocell  pada jaringan pada LTE dan UMTS. 2. Diskusi dan Konsultasi Melakukan diskusi dengan dosen pembimbing dalam pendefinisian masalah,  parameter yang digunakan dan penulisan pada tugas akhir ini.

26

3. Analisa dan Kesimpulan Bertujuan melakukan analisis dan memberikan penjelasan tentang sebab dan hasil serta kesimpulan bertujuan untuk merangkum dan mengambil inti yang diperoleh dari keseluruhan penelitian. 4. Pembuatan Laporan Akhir dari tahap penelitian ini adalah pembuatan laporan dari semua kegiatan yang telah dilakukan.

3.4

Skenario Handover Macrocell ke Femtocell

Dalam tugas akhir ini, penulis memulai penelitian dengan mempelajari dan memahami prosedur komunikasi antar entity  pada sistem komunikasi LTE dan UMTS, setelah itu prosedur komunikasi tersebut di implementasikan dalam sebuah arsitektur jaringan yang terdiri dari UE, FAP, dan eNodeB dengan asumsi  bahwa UE yang sedang terhubung di  serving oleh jaringan macrocell   LTE yang  bergerak meninggalkan coverage dan masuk kedalam sebuah FAP-LTE dan FAPUMTS. Dalam hal ini nantinya kita bisa dapatkan berupa  flow diagram prosedur komunikasi. 3.4.1

Skenario Mekanisme Hand-in MBS-LTE ke FAP-LTE

Pada penelitian ini hanya dibahas mekanisme handover   pada MBS-LTE ke FAP-LTE dalam mode open access.

27

FAP-LTE

FAP-LTE

UE MBS-LTE

FAP-LTE

FAP-LTE

Gambar 3.1. Skenario LTE-MBS ke FAP-LTE Pada skenario ini akan didapatkan diagram aliran pensinyalan yang terjadi selama hand-in berlangsung. Selanjutnya melakukan perhitungan terhadap  parameter mekanisme hand-in  seperti  Reference Signal Received Power   (RSRP) dan Reference Signal Received Quality (RSRQ). 3.4.1.1

Perhitungan Parameter RSRP dan RSRQ

Seperti yang telah kita ketahui, ada tiga tahapan pada prosedur handover  LTE secara keseluruhan: tahap persiapan handover , tahap pelaksanaan handover  dan tahap handover   selesai. Pada tahap persiapan hand-in dari prosedur handover  menjadi sangat penting karena UE harus menseleksi kandidat FAP yang tepat dari  banyak target FAP untuk melakukan hand-in. Tugas akhir ini membahas prosedur handover  MBS-LTE ke FAP-LTE. Pada tahap persiapan UE melakukan pengukuran (measurement ) kuat sinyal yang diterima dari beberapa target FAP. UE akan mendeteksi FAP yang memiliki nilai Reference Signal Received Power  (RSRP) terbaik. RSRP sebanding dengan pengukuran Received Signal Code Power  (RSCP) di WCDMA.

28

RSRP merupakan kuat sinyal yang terima UE. Pada sistem LTE RSRP dihitung dengan rumus sebagai berikut [12]:

       

[3.1]

dimana : RSRP = Kuat sinyal yang diterima UE (dBm)  P t =   Transmit Power  (dBm)  PLn = Path Loss (dB)  L fad  = Shadowing  log-normal standar deviasi (dB) asumsi 3dB  N AS  = Jumlah dari subcarrier  yang aktif pada serving cell . Gcell  = Gain Antenna termasuk cable loss (dBi) Tabel 3.2. Asumsi perhitungan berdasarkan Small Cell  Forum [13]

Item

Asumsi

Tx-Rx

 R

Path Loss UE ke Femtocell (dB)

 PL=127+30 log10 ( R/1000)

Transmit Power eNodeB & Femtocell

46 dBm & 20 dBm

Gain Antenna termasuk cable loss

5 dBi

Pengukuran RSRQ ( Reference Signal Received Quality) menyediakan informasi tambahan ketika RSRP tidak cukup untuk membuat handal hand-in atau keputusan seleksi sel. RSRQ adalah rasio antara RSRP dan  Received Signal Strength Indicator   (RSSI), dan tergantung pada bandwidth  pengukuran, yang  berarti jumlah dari Physical Resource Blok  (PRB). RSSI adalah jumlah total yang diterima wideband   daya termasuk semua gangguan dan kebisingan thermal.

29

Sebagaimana RSRQ menggabungkan kekuatan sinyal serta tingkat gangguan, nilai ini memberikan pengukuran bantuan tambahan untuk keputusan mobilita s. Maka untuk perhitungan RSRQ dapat dilakukan sebagai beri kut [14]

    

[3.2]

       Dimana

 sama dengan jumlah Resource Blok  dari bandwidth yang

diukur. RSSI ( Received Signal Strength Indicator ) adalah daya total dihitung atas  bandwidth yang diukur secara keseluruhan, termasuk interferensi dari sel lain dan kebisingan termal. Pada Tugas akhir ini nilai RSSI di asumsikan ideal tanpa interferensi dari sel lain. Sementara RSRP hanya mengukur kekuatan dari simbol OFDM dengan sinyal referensi. RSRQ dapat dibandingkan dengan Ec/No yaitu kualitas sinyal pada UMTS. Tabel 3.3. Jumlah PRB pada setiap Bandwidth [15]

Bandwidth (MHz)

Jumlah PRB

1,4

6

3

15

5

25

10

50

15

75

20

100

30

3.4.2

Skenario Mekanisme Hand-in MBS-LTE ke FAP-UMTS

Pada tugas akhir ini dibahas mekanisme hand-in pada LTE-MBS ke FAP UMTS.

FAP-UMTS

FAP-UMTS

UE MBS-LTE

FAP-UMTS

FAP-UMTS

Gambar 3.2. Skenario LTE-MBS ke FAP-UMTS Asumsi pada skenario hand-in ini bisa di lihat pada Gambar 3.2. Topologi  jaringan dalam skenario adalah dua jalur 10 × 10 m 2 blok apartemen dengan lebar  jalan 10 meter. Topologi ini direkomendasikan oleh Small Cell Forum  [13]. Angka-angka di blok mewakili nomor apartemen. Hasil dari skenario ini akan didapat bagaimana prosedur komunikasi saat hand-in  pada jaringan  femtocell.  Setelah itu melakukan perhitungan terhadap  parameter yang digunakan seperti RSCP dan Ec/No selama tahap measurerement  dari prosedur hand-in. Pada proses pengukuran pada jaringan UMTS tidak jauh berbeda dengan  proses pengukuran pada jaringan LTE. Pada jaringan UMTS, RSCP terbaik macrocell/ FAP yang diterima UE menjadi parameter untuk melakukan handover.

31

3.4.2.1

Perhitungan Parameter RSCP dan Ec/No

Received Sign al Code Power   (RSCP)

Dalam perhitungan link budget , setelah menghitung  Effective Isotropic  Radiated Power   (EIRP) maka dapat diketahui nilai dari kuat sinyal ( signal  strength) atau RSCP yang diterima oleh UE.

Tabel 3.4. Asumsi Link Budget FAP-UMTS [16]

 Nilai

Unit

Keterangan

UE Uplink Transmitted

20

dBm

Ptmue (power class 4)

Gain Antena UE

0

dBi

GUE

Connector/Body Loss

3

dB

LUE

MUE Tx EIRP

17

dBm

EIRPMUE = PTx_MUE + GUE - LUE

2,4,6,8,10,12,14,16,18,20

M

R

PLMUE =127+30 log10 ( R/1000)

dB

PLMUE

0

dBi

Gf 

1

dB

Lf 

Jarak MUE –  Femtocell Pathloss MUE –  Femtocell Gain Antena Femtocell Femtocell  Feeders/loss Connector 

Setelah mengitung nilai EIRP maka dapat menghitung nilai RSCP nya. Formulasi  perhitungan RSCP [16] adalah sebagai berikut:

  

[3.3]

 (Ec/No) Energy Car ri er Per Noi se 

Ec/No adalah rasio perbandingan antara energi yang dihasilkan dari sin yal  pilot dengan total energi yang diterima. Ec/No juga menunjukkan level daya

32

minimum (threshold ) dimana MS masih bisa melakukan suatu panggilan. Biasanya nilai Ec/No menentukan kapan MS harus melakukan hand-in. Ec/No dapat dituliskan sebagai berikut :

    

[3.4]

IV. ANALISA DAN PEMBAHASAN

Salah satu poin penting dalam penyebaran jaringan femtocell adalah kemampuan beralih antara femtocell dan jaringan macrocell dan sebaliknya secara mulus, baik pada RAT yang berbeda maupun pada RAT yang sama dan ini adalah salah satu tantangan besar yang dihadapi teknologi LTE saat ini. Dalam bab ini akan menjelaskan mekanisme pensinyalannya yaitu hand-in  pada MBS-LTE ke FAP-LTE dan MBS-LTE ke FAP-UMTS, serta menganalisa tahap pengukuran dari prosedur hand-in pada masing-masing RAT.

4.1

Prosedur dan Pensinyalan Mekanisme Hand-in

Selama proses hand-in  beberapa elemen jaringan ikut ambil. E-UTRAN adalah elemen terpenting dalam proses ini, karena E-UTRAN menyediakan semua fungsionalitas sistem termasuk Physical   (PHY), Medium Access Control   (MAC),  Radio Link Control  (RLC), and Packet Data Control Protocol (PDCP). E-UTRAN terdiri dari node tunggal yaitu eNodeB atau HeNb/FAP. EUTRAN juga menyediakan fungsi  Radio Resource Contol   (RRC) yang sesuai dengan prosedur handover . E-UTRAN berinteraksi dengan Sistem  Evolve Packet Core (EPC) yang terdiri dari MME, Serving-Gateway (SGW) dan  FemtoGateway (Femto-GW).

34

MME adalah node  kontrol utama untuk jaringan LTE. Dalam proses handover   pada jaringan LTE, MME bertanggung jawab terhadap UE untuk  pemilihan Serving-Gateway pada saat initial attach dan pada saat intra-handover  LTE yang melibatkan pemindahan node Core Network  (CN). Elemen lain yang ikut berperan serta dalam proses hand-in  adalah Serving-Gateway  yang bertanggung jawab untuk merutekan dan meneruskan  paket data user. Serving-Gateway juga bertindak sebagai mobilitas anchor   unruk user plane  selama serah terima dan sebagai jangkar (anchor ) untuk mobilitas antara teknologi 3GPP LTE dan lainnya. Elemen terakhir disebut  Femto-Gateway  yang menyediakan  gateway yang dilalui FAP untuk mendapatkan akses ke core network   operator seluler. Femto-GW bertanggung jawab untuk konversi protokol dan juga membuat sebuah interface virtual Radio Network Control   (RNC) untuk jaringan legacy  tanpa memerlukan perubahan apapun pada elemen CN. Hal ini secara fisik terletak di tempat operator seluler. Selain itu, 3GPP juga menetapkan dua antarmuka standar yaitu, antarmuka X2 dan S1, untuk  Evolved Packet System  (EPS). Antarmuka X2 menyediakan kemampuan untuk mendukung mobilitas antarmuka radio dan mendukung pertukaran sinyal informasi antara eNodeB macrocells. Oleh karena itu, untuk handover   antara eNodeB macrocell , prosedur ini dilakukan tanpa melibatkan EPC. Persiapan dan pertukaran arus pensinyalan dalam prosedur handover   secara langsung antara eNodeB menggunakan antarmuka X2. Di sisi lain, antarmuka S1 mendukung hubungan banyak-ke-

35

 banyak antara elemen-elemen pada EPC (MME/SGW) dan eNodeB. Terlebih lagi, antarmuka S1 juga digunakan untuk komunikasi diantara FAP/HeNB dengan MME/SGW melalui Femto-GW. Secara khusus, koneksi ke MME menggunakan antarmuka S1 Control Plane  (S1-C) dan koneksi ke S-GW menggunakan antarmuka S1 User Plane (S1-U). 4.1.1

MBS-LTE ke FAP-LTE

Mekanisme hand-in  dari macrocell ke  femtocell   sangat kompleks dan  prosedur yang paling menantang dalam jaringan  femtocell   dibandingkan dengan handover   dari femtocell ke macrocell   atau di sebut hand-out . Hal ini dikarenakan ada banyaknya kemungkinan target FAP untuk handover , sehingga dalam hal ini UE perlu memilih atau menyeleksi target FAP yang tepat diantara kandidat FAP lainnya. Arus pensinyalan yang diusulkan pada prosedur hand-in  dapat dilihat  pada Gambar 4.1 dibawah ini.

36

UE

Source eNB

HeNB Gateway

Target HeNB

MME

Serving Gateway

1. Measurment Control Packet Data

Packet Data

UL allocation

Legend

2. Measurment Report

  n   o    i    t   a   r   a   p   e   r    P   n    i      d   n   a    H

L3 Signalling

3. Handover Decision to HeNB

L1/L2 Signalling 4(a). Handover Request

User Data

4(b). Handover Request 4(c). Handover Request

5. Admission Control

6(a). Handover  Response 6(b). Handover Response 6(c). Handover Response

DL allocation

7. Handover Command

Detach from source eNB and synchronize to Target HeNB

Deliver buffered and in transit packets to Target HeNB

8(a). SN Status Transfer 

  n   o    i    t   u   c   e   x    E   n    i      d   n   a    H

8(b). SN Status Transfer  8(c). SN Status Transfer  Data Forwading Data Forwading Data Forwading Buffer Packets from Soure eNB 9. Synchronisation 10. UL allocation + TA for UE 11. Handover Confirm 12. Path Switch Request 13. User Plane Update Request

14. Switch DL path

End Maker 

End Maker 

15. User Plane Update Response 16. Path Switch Response

  n   o    i    t   e    l   p   m   o    C   n    i      d   n   a    H

17(a). Release Resource 17(b). Release Resource 17(c). Release Resource Flush DL buffer continue delivering in transit packet to Target HeNB Data Forwarding Data Forwarding Data Forwarding End Maker 

End Maker  End Maker 

18. Release Resource Packet Data

Packet Data

Gambar 4.1. Aliran Pensinyalan pada Hand-in MBS-LTE ke FAP-LTE

37

Prosedur handover dapat dibagi menjadi 3 tahap, yaitu : 

Tahap Hand-in Persiapan ( Preparation) Pada tahap ini, UE, sumber eNodeB dan target FAP membuat persiapan sebelum UE terhubung ke sel baru dengan mengumpulkan informasi yang dibutuhkan untuk tahap keputusan (decision). Pesan utama dan proses yang digambarkan sebagai berikut: 1.

Pesan  Measurement control/report   (pesan 1/2). Sumber eNode-B mengkonfigurasi

prosedur

pengukuran

UE

berdasarkan

informasi

Tracking Area  dan memicu prosedur pengukuran UE setelah itu UE mengirimkan Measurement Report  ke sumber eNodeB. 2.

Setelah eNodeB sumber mendapatkan pesan Measurement Report , sumber eNodeB membuat keputusan berdasarkan pesan  Measurement Report   dan informasi RRM untuk penyerahan UE kemudian pada pesan no.4 Sumber eNB mengirimkan sebuah pesan  Handover Request   kepada MME dan dilanjutkan MME kepada HeNB-Gateway kemudian ke target HeNB dengan memberikan informasi yang diperlukan untuk mempersiapkan hand-in disisi target. Hasil pengukuran di bandingkan dengan threshold   yang telah di tetapkan sebelumnya. Kemudian akan diputuskan apakah akan dilakukan hand-in atau tidak. Algoritma hand-in yang berbeda akan memiliki kondisi trigger yang berbeda pula.

38

3.  Admission Control   (pesan 5/6), target eNodeB melakukan admission control   tergantung

pada

informasi

kualitas

layanan

(QoS)

dan

mempersiapkan serah terima dengan L1/L2. 4. Perintah Handover (pesan 7), Sumber eNodeB mengirimkan perintah hand-in ke UE. 

Tahap Eksekusi Hand-in ( Execution) Pada bagian ini, prosesnya dapat dijelaskan sebagai berikut :  Detach (melepas) dari eNodeB sumber dan melakukan sinkronisasi dengan sel  baru (pesan 8-10), UE melakukan sinkronisasi melalui RACH dengan target HeNB dan mengakses target HeNB. 5. Pesan SN Status Transfer   (Pesan 8), Sumber eNodeB mengirimkan pesan SN Status Transfer   kepada MME yang kemudian dilanjutkan ke HeNBGateway dan diteruskan kepada target HeNB. 6. (Pesan 10), Jaringan merespon dengan alokasi UL dan Timing Advance. 7. Pesan Handover Confirm (Pesan 11), Ketika UE telah berhasil diakses sel target, UE mengirimkan pesan  Handover Confirm, untuk menunjukkan  bahwa prosedur hand-in  telah selesai untuk UE. Target HeNB sekarang dapat mulai mengirim data ke UE. 8. Target HeNB mengirimkan pesan Switch Path (Pesan 12) kepada MME untuk menginformasikan bahwa UE telah berubah sel. 9. MME mengirimkan sebuah pesan User Plane Update Request   (Pesan 13) ke Serving-Gateway. 10. Serving-Gateway beralih jalur data downlink ke sisi sasaran. ServingGateway mengirimkan satu atau lebih paket "end marker " pada jalur lama

39

ke sumber eNodeB dan kemudian melepaskan sumber daya U-plane menuju sumber ENB. 

Tahap Hand-in Selesai (Completion) Tahap Hand-in Selesai, bagian ini mencakup proses-proses berikut: 11. Serving-Gateway  mengirimkan pesan User Plane Update Response (Pesan15) ke MME. 12. MME mengkonfirmasi pesan  Path Switch  dengan pesan  Path Switch  Response (pesan 16). 13. Dengan mengirimkan  Release Resource  (pesan 17), target eNodeB menginformasikan keberhasilan hand-in kepada sumber eNodeB dan memicu (trigger ) pelepasan sumber daya. Target enodeB mengirimkan  pesan ini setelah pesan Path Switch diterima dari MME. 14. Setelah menerima pesan  Release Resource, sumber eNodeB melepaskan radio dan sumber daya kontrol terkait dengan konteks UE. Selanjutnya, target HeNB dapat mengirimkan paket data downlink .

4.1.2

LTE-MBS ke FAP-UMTS

Pada skenario ini, sumber-MBS (macrocell -eNB) terhubung ke sumberMME dan sumber-SGW sementara target FAP terhubung ke target-SGSN (Serving GPRS Support Network ) dan target SGW. Hal ini diasumsikan bahwa kedua sumber dan target SGW terhubung ke PGW yang sama (Packet Data  Network - PDN Gateway).

40

MUE

Source-MBS

Target-FAP

Source-MME

Target-SGSN

Source-SGW

Target-SGW

User Data Packet DL/UL RRC:Meas. Proc.

S1AP:HANDOVER REQUIRED GTP:FWD RELOC REQ

  n   o    i    t   a   r   a   p   e   r    P   r   e   v   o    d   n   a    H

GTP:CREATE SESSION REQ. GTP:CREATE SESSION RESP. RANAP:RELOCATION REQUEST RANAP:RELOCATION REQUEST ACK GTP:CREATE IND.DATA FWD TUNN REQ. GTP:CREATE IND.DATA FWD TUNN RESP. GTP:FWD RELOC RESP GTP:CREATE IND.DATA FWD TUNN REQ. GTP:CREATE IND.DATA FWD TUNN RESP. User Data Packet DL/UL

S1AP:HANDOVER COMMAND Mob From EUTRA Cmd

UMTS Access Procedure

  n   o    i    t   u   c   e   x    E   r   e   v   o    d   n   a    H

HO to UTRAN COMPLETE

GTP:FORWARD DL DATA GTP:FORWARD DL DATA GTP:FWD DL DATA RANAP:RELOCATION COMPLETE GTP:FWD RELOC COMP

GTP:FWD RELOC COMP. ACK 

GTP:MODIFY BEARER REQUEST GTP:MODIFY BEARER REQUEST

  n   o    i    t   e    l   p   m   o    C   r   e   v   o    d   n   a    H

User Data Packet DL/UL

GTP:DELETE SESSION REQUEST GTP:DELETE SESSION RESPONSE S1AP:MUE Context Release Command S1AP:MUE Context Release complete

Gambar 4.2. Aliran Pesan Hand-in dari LTE- MBS ke UMTS-FAP.

PGW

41

Prosedur ini juga dibagi kedalam tiga tahap: 1. Tahap persiapan: 

Semua sumber daya yang diperlukan disediakan di jaringan target. Setelah handover   inter-RAT diputuskan sumber eNodeB berdasarkan laporan  pengukuran, sumber eNodeB mempersiapkan dan mengirimkan pesan  Handover Required ke sumber-MME.



Berdasarkan pada isi pesan, sumber-MME mendeteksi bahwa hal tersebut menyangkut tentang handover inter-RAT, dan mengambil rincian targetSGSN dari database  berdasarkan informasi dalam pesan. Kemudian mempersiapkan dan mengirimkan dalam GPRS core network   (GTP-C)  pensinyalan pesan Forward Relocation Request  ke Target-SGSN.



Target SGSN akan mendeteksi perubahan SGW dan menciptakan bearer resource pada target-SGW dengan menginisiasi sinyal pesan GTP: Create Session Request . Setelah sumber tersebut disediakan, pada target-SGW merespon kepada target-SGSN dengan pesan sinyal GTP Create Session  Response.



Target SGSN kemudian mencadangan sumber daya pada target-FAP dengan mengirimkan  Radio Access Network Application Part   (RANAP) sinyal pesan  Relocation Request . Target FAP mencadangan sumber daya radio dan menanggapi target-SGSN dengan pesan  Ranap Relocation  Request Ack.



Target SGSN menciptakan secara tidak langsung meneruskan data tunnel  ke target-SGW untuk mengirim paket downlink dari sumber-SGW ke

42

target-SGW selama proses handover. Setelah itu, target-SGSN merespon sumber-MME menggunakan pesan GTP: Forward Relocation Response. 

Sumber-MME membuat indirect data forwarding tunnels sebagai sumber daya yang disediakan dengan sukses pada jaringan target untuk meneruskan paket downlink ke jaringan target.

2. Tahap Eksekusi: 

MUE ini diserahkan dari sumber jaringan ke jaringan target. SumberMME mengirimkan pesan  Handover Command   ke sumber-MBS melalui antarmuka S1 Application Part  (S1AP). Sumber-MBS mempersiapkan dan mengirimkan

pesan

 Mobilitas

From

Eutra

Command  

untuk

mempersiapkan MUE selama penyerahan menuju jaringan target dimana  prosedur akses UMTS dipersiapkan. Setelah mengakses target-FAP, MUE mengirimkan pesan  Ho To Complete Utran  dengan target-FAP yang menandakan hand-in sukses. 

Sumber-MBS meneruskan paket data downlink menuju sasaran-SGW melalui sumber-SGW saat serah terima. Langkah ini dapat terjadi setiap saat setelah menerima pesan S1AP Handover Command   dari sumberMME. Langkah ini dilaksanakan dalam sebuah kasus direct forwarding  path  tidak tersedia dengan target-FAP, selain itu secara langsung meneruskan paket data downlink dengan target-FAP.



Setelah target-FAP mendeteksi MUE pada areanya, ia memberitahu targetSGSN tentang penyelesaian handover dengan mengirimkan pesan  Ranap  Relocation Complete.

43

3. Penyerahan selesai 

Penyerahan

prosedur

berhasil

diselesaikan

ketika

sumber-MME

mengirimkan pesan sinyal GTP  Delete Session Request   ke sumber SGW yang direspon dengan pesan Delete Session Respon. 

Setelah menerima respon, sumber-MME mengirimkan ke sumber MBS  pesan MUE Context Release Command  yang direspon dengan pesan MUE Context Release Complete.

44

4.2

Tahap Measurement pada prosedur handover LTE

4.2.1

Analisa RSRP Terhadap Jarak UE-FAP

Bagian ini menganalisa nilai RSRP terhadap jarak antara UE dan FAP. Pada perhitungan dimasukkan nilai jarak antara UE dan FAP kedalam rumus  pathloss yaitu 2m, 4m, 6m, 8m, 10m, 12m, 14m, 16m, 18m dan 20m maka akan didapat nilai  pathloss  yang kemudian nilai  pathloss ini digunakan untuk menghitung nilai RSRP untuk masing-masing jarak yang dihitung. Dari  perhitungan didapat nilai RSRP saat jarak 2m yaitu  – 42,60 dBm, pada jarak 4m yaitu  – 51,64 dBm dan pada jarak 20m yaitu  – 72,60 dBm seperti yang terlihat  pada grafik dan tabel dibawah ini. Hal ini dapat disimpulkan bahwa semakin besar  jarak UE dari FAP semakin kecil nilai RSRP yang diterima UE dikarenakan nilai  pathloss yang meningkat. Hal ini menunjukkan bahwa jarak berbanding terbalik terhadap RSRP. Nilai RSRP yang paling baik menjadi salah satu indikator untuk memilih target FAP dalam mekanisme hand-in.

Tabel Perbandingan RSRP 0.00 -10.00

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

-20.00     )    m    B     d     (    P    R    S    R

-30.00 -40.00 -50.00

RSRP 20 Mhz

-60.00

-70.00 -80.00 -90.00

Jarak UE-FAP(m)

Gambar 4.3. Grafik Hubungan Terhadap Jarak UE-FAP

45

Pada Tabel 4.1 dibawah ini di bandingkan penggunaan bandwidth terhadap RSRP nya ketika posisi UE dari FAP yaitu 2, 4, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20. Terjadi  perbedaan nilai saat kita melihat nilai RSRP pada masing-masing bandwidth dengan jarak UE ke FAP diasumsikan sama. Tabel 4.1. Perbandingan Nilai RSCP

4.2.2

Analisa RSRQ Terhadap Perbedaan Bandwidth

Asumsi dari grafik ini jika RSRP diambil dari jarak UE-FAP sejauh 2 meter dan RSSI yang diterima nilainya sama tetapi berbeda bandwidth-nya pada masing-masing FAP yang di ukur.

4.00 2.00 0.00

   )    B    d    (    Q    R    S    R

-2.00

1.4

3

5

10

15

-4.00

20

RSRQ saat 2 m

-6.00 -8.00 -10.00 -12.00

Bandwidth (MHz)

Gambar 4.4. Grafik Hubungan RSRQ terhadap Bandwidth Pada Grafik dapat kita lihat bahwa semakin besar bandwidth yang di gunakan maka nilai dari RSRQ pun meningkat, pada perhitungan ini diasumsikan

46

 bahwa menggunakan interferensi ideal, tanpa noise dan beban traffic pada RSRQ yang diukur. Terlihat pada saat bandwidth yang digunakan sebesar 1.4 MHz nilai RSRQ nya -10,79 dB, pada bandwidth 3 MHz nilai RSRQ nya sebesar -6,81 dB,  pada bandwidth 5 MHz nilai RSRQ nya sebesar -4,59 dB, pada bandwidth 10 MHz nilai RSRQ nya sebesar -1,58 dB, pada bandwidth 15 MHz nilai RSRQ nya sebesar 0,18 dB dan pada bandwidth 20 MHz nilai RSRQ yang di dapat 1,43 dB. RSRQ adalah salah satu indikator dalam tahap keputusan saat UE harus melaksanakan handover, UE akan memilih kualitas RSRQ terbaik dari target FAP yang diukur.

4.3

Tahap Pengukuran pada prosedur handover UMTS

4.3.1

Analisa RSCP Terhadap Jarak UE-FAP

Bagian ini mengalisa nilai RSCP terhadap jarak yang diterima UE untuk memilih target FAP. Perhitungan pada jaringan FAP-UMTS ini tidak jauh  berbeda dengan tahap pengukuran pada FAP-LTE. Nilai RSCP ini nantinya digunakan sebagai salah satu parameter yang memicu untuk proses hand-in. Pada  perhitungan dimasukkan nilai jarak ke rumus pathloss nya yaitu 2m, 4m, 6m, 8m, 10m, 12m, 14m, 16m, 18m dan 20m maka akan didapat nilai  pathloss  yang kemudian nilai pathloss ini digunakan untuk menghitung nilai  RSCP   untuk masing-masing jarak yang dihitung.

47

80.00 70.00

60.34

60.00

   ) 46.03    B 50.00    d    (   s   s 40.00   o    l    h    t 30.00   a    P

64.09

67.00

73.12 69.38 71.38

74.66 76.03

55.06

Pathloss

20.00 10.00 0.00

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Jarak (m)

Gambar 4.5. Pathloss UE-FAP Setelah menghitung nilai pathloss yang digunakan maka selanjutnya menghitung nilai RSCP nya. Grafik dibawah ini memperlihatkan nilai RSCP.

0.00 2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

-10.00

   )   m    B    d    (    P    C    S    R

-20.00 -24.03 -30.00 -33.06 -40.00 -50.00

-60.00

RSCP

-38.34 -42.09 -45.00 -47.38 -49.38 -51.12-52.66 -54.03

Jarak UE-FAP(m)

Gambar 4.6. Grafik Perhitungan RSCP Terhadap Jarak Pada perhitungan didapat nilai RSCP saat jarak 2m yaitu  – 24,03 dBm,  pada jarak 4m yaitu  – 33,06 dBm dan pada jarak 20m yaitu  – 54,03 dBm seperti yang terlihat pada grafik dan tabel dibawah ini. Hal ini dapat disimpulkan bahwa

48

semakin jauh jarak UE dari FAP semakin kecil nilai RSCP yang diterima UE dikarenakan nilai pathloss yang meningkat. Nilai RSCP yang paling baik menjadi salah satu indikator untuk memilih target FAP dalam mekanisme hand-in. 4.3.2

Analisa Ec/No Terhadap Jarak 0.00

-4.03 2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

-5.00 -10.00

   )    B -15.00    d    (   o -20.00    N    /   c    E -25.00 -30.00

-13.06 -18.34 -22.09 Ec/No -25.00 -27.38 -29.38 -31.12 -32.66 -34.03

-35.00 -40.00

Jarak (m)

Gambar 4.7. Grafik Perhitungan Ec/No terhadap Jarak Pada Gambar 4.7. disajikan hasil dari perhitungan nilai Ec/No terhadap  jarak UE-FAP. Pada grafik di atas didapatkan bahwa semakin jauh jarak UE maka nilai Ec/No pun menurun ketika pada jarak 2m maka nilainya sebesar -5 dB dan  pada saat jarak terjauh yaitu 20 m maka didapat nilainya sebesar -34.03 dB.

V. SIMPULAN DAN SARAN

5.1

Kesimpulan

Berdasarkan pembahasan dan analisa yang dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa: 1. Prosedur Mekanisme Hand-in  MBS-LTE ke FAP-LTE melibatkan beberapa elemen jaringan seperti UE, eNodeB, MME, Serving-GW dan F-GW. 2. Pada saat perhitungan mekanisme hand-in  dari MBS-LTE ke FAP-LTE didapatkan kondisi ideal pada saat UE berada pada posisi terdekat dari FAP. Hal ini disebabkan karena semakin jauh jarak antara FAP dan UE maka nilai  pathloss pun semakin besar sehingga menurunkan nilai RSRP yang diterima UE. 3.

Pada mekanisme hand-in, UE cenderung akan memilih bandwidth  yang terbesar yaitu 20 MHz, karena nilai RSRQ merepresentasikan bandwidth yang digunakan.

4. Pada saat perhitungan mekanisme hand-in dari MBS-LTE ke FAP-UMTS didapatkan nilai RSCP terbaik pada saat jarak UE ke FAP sejauh 2 meter yaitu -24,03 dBm dan terburuk pada jarak 20 meter yaitu -54,03 dBm. Hal ini disebabkan karena semakin jauh jarak antara FAP dan UE maka nilai  pathloss  pun semakin besar sehingga menurunkan nilai RSCP yang diterima UE.

50

5.2

Saran

Selama pengerjaan tugas akhir ini tentu tidak terlepas dari berbagai kekurangan dan kelemahan. Untuk itu demi kesempurnaan hasil bila dilakukan penelitian selanjutnya, disarankan: 1.

Mensimulasikan mekanisme hand-in  ini dengan  software  simulasi untuk mendapatkan data yang lebih akurat.

DAFTAR PUSTAKA

[1]

Shih, J. W., & Steven, K. L. (2011). Handover Scheme in LTE-based  Networks with Hybrid Access Mode Femtocells. 6  (7.9), 68-78.

[2]

Jin-Seok Kim,Tae-Jin Lee , ―Handover in UMTS Networks with Hybrid Access

Femtocells‖,

the

12th

International

Conference

Advanced

Communication Technology (IC(1)ACT), vol.1, pp.904-907, 7-10 Feb. 2010 [3]

A. Ulvan, R. Bestak, M. Ulvan, "Handover Scenario and Procedure in LTE based Femtocell Networks", The 4th International Conference on Mobile Ubiquitous Comput., Syst., Serv. and Technolog., Oct. 2010

[4]

Farhan Khan , Muhammad, ― Femtocellular Aspects on UMTS Architecture  Evolution‖, Espoo, April 2010.

[5]

LTE Femto Access Points. Monthly bulletin of telecom technology. January 2012.

[6]

 LTE Femtocell Roadmap From Concept to Reality. Mersch, Todd. Hillsboro : Radisys Corporation, September 2011, p. 2.

[7]

Budi, Kusuma. 2008. Struktur Jaringan pada Telepon Selular WCDMA. http://www.telco5.com/the-brakes/26-tutorial/48-struktur-jaringan padatelepon-selluler-wcdma.html

52

[8]

Rizkia Permata Sari, Putri. Konsep Dasar Sistem WCDMA. It Telkom. http://www.ittelkom.ac.id/library/index.php?view=article&catid=17%3Asist emkomunikasi-bergerak&id=339%3Akonsep-dasarsistemwcdm&option=com_content&Itemid=15

[9]

3GPP TS 23.009, ―Handover Procedures,‖ March 2009.

[10] 3GPP TS 43.318, ―Generic Access Network (GAN),‖ Feb. 2008. [11]  Handover Control forWCDMA Femtocell Networks. Chowdhury, Mostafa Zaman and Jang, Yeong Min. [12] SULEIMAN, KAIS ABDELRAZEG EL-MURTADI.  INTERACTIONS STUDY OF SELF OPTIMIZING SCHEMES IN LTE FEMTOCELL  NETWORKS. Kingston, Ontario, Canada : Queen’s University, 2012. [13] ―Interference Management in OFDMA Femtocells.‖ The Femto Forum, Mar. 2010. [14] Rumus RSRQ [15] Helenius, Atte. Performance of Handover in Long Term. Espoo : s.n., 2011,  p. 17. [16] Small Cell Forum. Interference Management in UMTS Femtocells. 099.01.02. 2013

LAMPIRAN

PERHITUNGAN MBS-LTE KE FAP-LTE

1. Perhitungan RSRP Terhadap Jarak UE

           

V.1

dimana : RSRP = Kuat sinyal yang diterima UE (dBm)  P t =   Transmit Power (dBm)  PLn = Path Loss (dB)  L fad  = Shadowing log-normal standar deviasi (dB) asumsi 3dB

  = Jumlah dari subcarrier yang aktif pada serving cell.   = Gain Antenna termasuk cable loss (dBi) Sedangkan RSSI ( Received Signal Strength Indicator ) adalah daya total dihitung atas bandwidth yang diukur secara keseluruhan. Setelah mendapatkan nilai RSRP dan RSSI maka dapat kita hitung nilai RSRP nya dengan rumus:

           

V.2

55



Jika jarak FAP ke UE = 2 m

Dengan mengasumsikan jarak FAP ke UE 2 m maka nilai dari pathloss akan  berubah dengan memasukkan R (jarak) kepada persamaan:

                        

     Maka didapat nilai RSRP nya dengan memasukkan hasil dari perhitungan  pathloss ke dalam rumus RSRP dengan asumsi bahwa

    dan

menggunakan badwidth 1,4 MHz = 6 RB =72 Subcarrier

                         



Jika jarak FAP ke UE = 4 m

Dengan mengasumsikan jarak FAP ke UE 4 m maka nilai dari pathloss akan  berubah dengan memasukkan R (jarak) kepada persamaan:

                        

56

     Maka didapat nilai RSRP nya dengan memasukkan hasil dari perhitungan  pathloss ke dalam rumus RSRP dengan asumsi bahwa

    dan

menggunakan badwidth 1,4 MHz = 6 RB =72 Subcarrier

                         

Jika jarak FAP ke UE = 6 m

Dengan mengasumsikan jarak FAP ke UE 6 m maka nilai dari pathloss akan  berubah dengan memasukkan R (jarak) kepada persamaan:

                        

     Maka didapat nilai RSRP nya dengan memasukkan hasil dari perhitungan  pathloss ke dalam rumus RSRP dengan asumsi bahwa menggunakan badwidth 1,4 MHz = 6 RB =72 Subcarrier

                        

    dan

57



Jika jarak FAP ke UE = 8 m

Dengan mengasumsikan jarak FAP ke UE 8 m maka nilai dari pathloss akan  berubah dengan memasukkan R (jarak) kepada persamaan:

                        

     Maka didapat nilai RSRP nya dengan memasukkan hasil dari perhitungan  pathloss ke dalam rumus RSRP dengan asumsi bahwa

    dan

menggunakan badwidth 1,4 MHz = 6 RB =72 Subcarrier

                         

Jika jarak FAP ke UE = 10 m

Dengan mengasumsikan jarak FAP ke UE 10 m maka nilai dari pathloss akan  berubah dengan memasukkan R (jarak) kepada persamaan:

                        

    

58

Maka didapat nilai RSRP nya dengan memasukkan hasil dari perhitungan  pathloss ke dalam rumus RSRP dengan asumsi bahwa

    dan

menggunakan badwidth 1,4 MHz = 6 RB =72 Subcarrier

                         

Jika jarak FAP ke UE = 12 m

Dengan mengasumsikan jarak FAP ke UE 12 m maka nilai dari pathloss akan  berubah dengan memasukkan R (jarak) kepada persamaan:

                        

     Maka didapat nilai RSRP nya dengan memasukkan hasil dari perhitungan  pathloss ke dalam rumus RSRP dengan asumsi bahwa menggunakan badwidth 1,4 MHz = 6 RB =72 Subcarrier

                        

    dan

59



Jika jarak FAP ke UE = 14 m

Dengan mengasumsikan jarak FAP ke UE 14 m maka nilai dari pathloss akan  berubah dengan memasukkan R (jarak) kepada persamaan:

                        

     Maka didapat nilai RSRP nya dengan memasukkan hasil dari perhitungan  pathloss ke dalam rumus RSRP dengan asumsi bahwa

    dan

menggunakan badwidth 1,4 MHz = 6 RB =72 Subcarrier

                         

Jika jarak FAP ke UE = 16 m

Dengan mengasumsikan jarak FAP ke UE 16 m maka nilai dari pathloss akan  berubah dengan memasukkan R (jarak) kepada persamaan:

                        

    

60

Maka didapat nilai RSRP nya dengan memasukkan hasil dari perhitungan  pathloss ke dalam rumus RSRP dengan asumsi bahwa

    dan

menggunakan badwidth 1,4 MHz = 6 RB =72 Subcarrier

                         

Jika jarak FAP ke UE = 18 m

Dengan mengasumsikan jarak FAP ke UE 18 m maka nilai dari pathloss akan  berubah dengan memasukkan R (jarak) kepada persamaan:

                        

     Maka didapat nilai RSRP nya dengan memasukkan hasil dari perhitungan  pathloss ke dalam rumus RSRP dengan asumsi bahwa menggunakan badwidth 1,4 MHz = 6 RB =72 Subcarrier

                        

    dan

61



Jika jarak FAP ke UE = 20 m

Dengan mengasumsikan jarak FAP ke UE 20 m maka nilai dari pathloss akan berubah dengan memasukkan R (jarak) kepada persamaan:

                        

     Maka didapat nilai RSRP nya dengan memasukkan hasil dari perhitungan  pathloss ke dalam rumus RSRP dengan asumsi bahwa

    dan

menggunakan badwidth 1,4 MHz = 6 RB =72 Subcarrier

                        

2. Perhitungan RSRQ RSRQ (Reference Signal Received Quality) adalah rasio antara RSRP dan RSSI. Maka untuk menghitung RSRQ, sebagai berikut [14]

           

V.3

62

Tabel V.1. Jumlah PRB pada setiap Bandwidth [15]

Bandwidth (MHz)

Jumlah PRB

1,4

6

3

15

5

25

10

50

15

75

20

100

Setelah menghitung nilai dari RSRP maka selanjutnya kita dapat menghitung nilai RSRQ nya. Perhitungan dibawah ini menggunakan nilai RSRP dan RSSI pada jarak yang sama yaitu 2 meter.  Nilai RSRQ pada saat menggunakan Bandwidth 1,4 MHz.

            ( )     Nilai RSRQ pada saat menggunakan Bandwidth 3 MHz.

                

63

 Nilai RSRQ pada saat menggunakan Bandwidth Bandwidth 5 MHz.

                   ( )     Nilai RSRQ pada saat menggunakan Bandwidth Bandwidth 10 MHz.

                ( )     Nilai RSRQ pada saat menggunakan Bandwidth Bandwidth 15 MHz.

                (  )     Nilai RSRQ pada saat menggunakan Bandwidth Bandwidth 20 MHz.

                 ( )   

64

Tabel Perbandingan RSRQ 4.00 2.00

0.00

   )    B    d    (    Q    R    S    R

-2.00

1 .4

3

5

10

-4.00

15

20

RSRQ saat 2 m

-6.00 -8.00 -10.00 -12.00

Bandwidth

Pada grafik ini di asumsikan perhitungan RSRQ pada jarak 2 meter dengan bandwidth yang di gunakan berbeda-beda, yaitu 1,4 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz, 20 MHz. dapat dilihat dari grafik bahwa semakin besar  bandwidth yang di di gunakan maka nilai RSRQ ini akan semakin baik.

65

1. Asumsi Menggunakan Bandwidth 1,4 MHz = 6 RB =72 Subcarrier

Jarak (m)

Transmit Power FAP (dBm)

Jumlah Subcarrier Bandwidth 1,4 MHz

Gain AntenaCable loss (dBi)

Pathloss dB ( PL)  PL)

Log normal shadowing (dB)

RSRP (dBm)

RSSI

2

20

18.57

5

46.03

3

-42.60

-24.03

4

20

18.57

5

55.06

3

-51.64

-33.06

6

20

18.57

5

60.34

3

-56.92

-38.34

8

20

18.57

5

64.09

3

-60.67

-42.09

10

20

18.57

5

67.00

3

-63.57

-45.00

12

20

18.57

5

69.38

3

-65.95

-47.38

14

20

18.57

5

71.38

3

-67.96

-49.38

16

20

18.57

5

73.12

3

-69.70

-51.12

18

20

18.57

5

74.66

3

-71.23

-52.66

20

20

18.57

5

76.03

3

-72.60

-54.03

.

Asumsi Menggunakan Bandwidth 3 MHz = 15 RB = 180 Subcarrier

Jarak (m)

Transmit Power FAP (dBm)

Jumlah Subcarrier Bandwidth 3 MHz

Gain AntenaCable loss (dBi)

Pathloss dB ( PL)  PL)

Log normal shadowing (dB)

RSRP (dBm)

RSSI

2

20

22.55

5

46.03

3

-46.58

-24.03

4

20

22.55

5

55.06

3

-55.61

-33.06

6

20

22.55

5

60.34

3

-60.90

-38.34

8

20

22.55

5

64.09

3

-64.65

-42.09

10

20

22.55

5

67.00

3

-67.55

-45.00

12

20

22.55

5

69.38

3

-69.93

-47.38

14

20

22.55

5

71.38

3

-71.94

-49.38

16

20

22.55

5

73.12

3

-73.68

-51.12

18

20

22.55

5

74.66

3

-75.21

-52.66

20

20

22.55

5

76.03

3

-76.58

-54.03

66 .

Asumsi Menggunakan Bandwidth 5 MHz = 25 RB = 300 Subcarrier

Jarak (m)

Transmit Power FAP (dBm)

Jumlah Subcarrier Bandwidth 5 MHz

Gain AntenaCable loss (dBi)

Pathloss dB ( PL)  PL)

Log normal shadowing (dB)

RSRP (dBm)

2

20

24.77

5

46.03

3

-48.80

4

20

24.77

5

55.06

3

-57.83

6

20

24.77

5

60.34

3

-63.12

8

20

24.77

5

64.09

3

-66.86

10

20

24.77

5

67.00

3

-69.77

12

20

24.77

5

69.38

3

-72.15

14

20

24.77

5

71.38

3

-74.16

16

20

24.77

5

73.12

3

-75.89

18

20

24.77

5

74.66

3

-77.43

20

20

24.77

5

76.03

3

-78.80

.

Asumsi Menggunakan Bandwidth 10 MHz = 50 RB = 600 Subcarrier

Jarak

Transmit Power FAP (dBm)

Jumlah Subcarrier Bandwidth 10 MHz

Gain AntenaCable loss (dBi)

Pathloss dB ( PL)  PL)

Log normal shadowing (dB)

RSRP (dBm)

2

20

27.78

5

46.03

3

-51.81

4

20

27.78

5

55.06

3

-60.84

6

20

27.78

5

60.34

3

-66.13

8

20

27.78

5

64.09

3

-69.87

10

20

27.78

5

67.00

3

-72.78

12

20

27.78

5

69.38

3

-75.16

14

20

27.78

5

71.38

3

-77.17

16

20

27.78

5

73.12

3

-78.91

18

20

27.78

5

74.66

3

-80.44

20

20

27.78

5

76.03

3

-81.81

67 .

Asumsi Menggunakan Bandwidth 15 MHz = 75 RB = 900 Subcarrier

Jarak

Transmit Power FAP (dBm)

Jumlah Subcarrier Bandwidth 15 MHz

Gain AntenaCable loss (dBi)

Pathloss dB ( PL)

Log normal shadowing (dB)

RSRP (dBm)

2

20

29.54

5

46.03

3

-53.57

4

20

29.54

5

55.06

3

-62.60

6

20

29.54

5

60.34

3

-67.89

8

20

29.54

5

64.09

3

-71.64

10

20

29.54

5

67.00

3

-74.54

12

20

29.54

5

69.38

3

-76.92

14

20

29.54

5

71.38

3

-78.93

16

20

29.54

5

73.12

3

-80.67

18

20

29.54

5

74.66

3

-82.20

20

20

29.54

5

76.03

3

-83.57

.

Asumsi Menggunakan Bandwidth 20 MHz = 100 RB = 1200 Subcarrier

Jarak

Transmit Power FAP (dBm)

Jumlah Subcarrier Bandwidth 15 MHz

Gain AntenaCable loss (dBi)

Pathloss dB ( PL)

Log normal shadowing (dB)

RSRP (dBm)

2

20

30.79

5

46.03

3

-54.82

4

20

30.79

5

55.06

3

-63.85

6

20

30.79

5

60.34

3

-69.14

8

20

30.79

5

64.09

3

-72.88

10

20

30.79

5

67.00

3

-75.79

12

20

30.79

5

69.38

3

-78.17

14

20

30.79

5

71.38

3

-80.18

16

20

30.79

5

73.12

3

-81.92

18

20

30.79

5

74.66

3

-83.45

20

20

30.79

5

76.03

3

-84.82

68

Tabel Perbandingan ketika menggunakan bandwidth yang berbeda-beda.

Jarak (m)

RSRP (dBm)

RSSI (dBm)

RSRQ 1,4 MHz

RSRQ 3 MHz

RSRQ 5 MHz

RSRQ 10 MHz

RSRQ 15 MHz

RSRQ 20 MHz

2

-42.60

-24.03

-10.79

-6.81

-4.59

-1.58

0.18

1.43

4

-51.64

-33.06

-10.79

-6.81

-4.59

-1.58

0.18

1.43

6

-56.92

-38.34

-10.79

-6.81

-4.59

-1.58

0.18

1.43

8

-60.67

-42.09

-10.79

-6.81

-4.59

-1.58

0.18

1.43

10

-63.57

-45.00

-10.79

-6.81

-4.59

-1.58

0.18

1.43

12

-65.95

-47.38

-10.79

-6.81

-4.59

-1.58

0.18

1.43

14

-67.96

-49.38

-10.79

-6.81

-4.59

-1.58

0.18

1.43

16

-69.70

-51.12

-10.79

-6.81

-4.59

-1.58

0.18

1.43

18

-71.23

-52.66

-10.79

-6.81

-4.59

-1.58

0.18

1.43

20

-72.60

-54.03

-10.79

-6.81

-4.59

-1.58

0.18

1.43

69

   )   m    B    d    (    P    R    S    R

0.00 -10.00 -20.00 -30.00 -40.00 -50.00 -60.00 -70.00 -80.00 -90.00

RSRP 1,4 MHz RSRP 3 MHz 2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

RSRP 1,4 MHz -42.6 -51.6 -56.9 -60.6 -63.5 -65.9 -67.9 -69.7 -71.2 -72.6 RSRP 3 MHz

-46.5 -55.6 -60.9 -64.6 -67.5 -69.9 -71.9 -73.6 -75.2 -76.5

RSRP 5MHz

-48.8 -57.8 -63.1 -66.8 -69.7 -72.1 -74.1 -75.8 -77.4 -78.8

RSRP 10 MHz -51.8 -60.8 -66.1 -69.8 -72.7 -75.1 -77.1 -78.9 -80.4 -81.8

RSRP 5MHz RSRP 10 MHz RSRP 15 MHz RSRP 20 MHz

RSRP 15 MHz -53.5 -62.6 -67.8 -71.6 -74.5 -76.9 -78.9 -80.6 -82.2 -83.5 RSRP 20 MHz -54.8 -63.8 -69.1 -72.8 -75.7 -78.1 -80.1 -81.9 -83.4 -84.8

Jarak UE-FAP(m)

Pada grafik ini di bandingkan penggunaan bandwidth terhadap RSRP nya ketika posisi UE dari FAP yaitu 2, 4, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20. Di atas dapat dilihat  bahwa ketika pengukuran RSRP dilakukan, RSRP saat jarak UE ke FAP 2 meter, itu di dapat nilai RSRP sebagai berikut. Terjadi perbedaan nilai saat kita melihat nilai RSRP pada masing-masing bandwidth dengan jarak UE ke FAP diasumsikan sama.

70

PERHITUNGAN MBS-LTE KE FAP-UMTS

1. Perhitungan RSCP Terhadap Jarak UE ke FAP Perhitungan RSCP menggunakan rumus dibawah ini:

   

V.4

Dengan mengasumsikan mengikuti tabel di bawah ini:  Nilai

Unit

Keterangan

MUE Uplink Transmitted

20

dBm

Ptxmue (power class 4)

Gain Antena UE

0

dBi

GUE

Connector/Body Loss

3

dB

L UE

MUE Tx EIRP

17

dBm

EIRPMUE = PTx_MUE + GUE - LUE

Jarak MUE –  Femtocell

2,4,6,8,10,12,14,16,18,20

M

R

PLMUE =127+30 log10 ( R/1000)

dB

PLMUE

5

dBi

Gf 

Pathloss MUE –  Femtocell Gain Antena Femtocell termasuk Feeders/loss

Setelah mengitung RSCP dan RSSI, maka akan di dapat nilai Ec/No nya dengan memasukkan nilai yang RSCP dan RSSI yang di daapat kedalam rumus:

        

V.5

 Nilai Pathloss didapat dengan memasukkan nilai jarak UE ke FAP masing -masing 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 dan 20.

71



Jika jarak FAP ke UE = 2 m

Dengan mengasumsikan jarak FAP ke UE 2 m maka nilai dari pathloss akan  berubah dengan memasukkan R (jarak) kepada persamaan:

                        

     Maka didapat nilai RSCP nya dengan memasukkan hasil dari perhitungan  pathloss ke dalam rumus RSCP.

                    

Jika jarak FAP ke UE = 4 m

Dengan mengasumsikan jarak FAP ke UE 4 m maka nilai dari pathloss akan  berubah dengan memasukkan R (jarak) kepada persamaan:

                        

    