JARINGAN SELULER Materi Pengenalan Jaringan Seluler Operasi Jaringan

JARINGAN SELULER

Materi • Pengenalan Jaringan Seluler • Operasi Jaringan Seluler • Generasi Seluler : 1 G, 2 G, 3 G, 4 G

PENGENALAN JARINGAN SELULER

Tren Perkembangan Seluler

Prinsip Jaringan Seluler • Teknologi utama yang dipakai pada mobile phone dan jaringan nirkabel • Menggantikan sistem transmitter/receiver dengan kebutuhan daya besar • Seluler menggunakan perangkat dengan daya rendah • Jangkauan transmisi lebih pendek • Lebih banyak transmitter

Organisasi Jaringan Seluler • Banyak transmitter dengan kebutuhan daya rendah • 100 W atau kurang • Area dibagi menjadi beberapa cell • Setiap cell punya antena • Cell bisa berbentuk kotak atau hexagonal • Setiap cell punya jangkauan sendiri • Dilayani oleh Base Station • Transmitter, Receiver, dan Control Unit • Cell yang bertetangga menggunakan frekuensi yang berbeda • Konsep frequency reuse

Bentuk Cell : Kotak • Square • Width d cell has four neighbors at distance d and four at distance • Better if all adjacent antennas equidistant • Simplifies choosing and switching to new antenna d

Bentuk Cell : Hexagonal • Hexagon • Provides equidistant antennas • Radius defined as radius of circum-circle • Distance from center to vertex equals length of side • Distance between centers of cells radius R is • Not always precise hexagons • Topographical limitations • Local signal propagation conditions • Location of antennas R

Frequency Reuse • Penggunaan daya dari base transciever dibatasi • Setiap cell diberi beberapa alokasi frekuensi • Power dibatasi agar tidak mengganggu cell tetangga • Alokasi frekuensi dapat digunakan ulang oleh cell yang TIDAK bertetangga • Cell bertetangga TIDAK boleh pakai alokasi frekuensi yang sama • Contoh : • N : jumlah cell yang menggunakan frekuensi yang sama • K : jumlah keseluruhan frekeuensi yang dialokasikan • Setiap cell punya alokasi rata-rata K/N frekuensi • Pada 1 G (AMPS) K=395, N=7 sehingga setiap cell dialokasikan rata 57 frekuensi

Frequency Reuse Pattern

Peningkatan Kapasitas Jaringan (1) • Menambah channel • Peminjaman frekuensi • Cell yang padat pinjam frekuensi ke cell tetangga • Atau alokasi frekuensi dinamis • Cell splitting • Trafik data dan topografi penduduk cenderung non-uniform • Cell dipecah jadi cell-cell dengan ukuran lebih kecil • • Cell asli 6. 5 -13 km Bisa dipecah sampai 1. 5 km Butuh lebih banyak BS Lebih sering terjadi handoff

Cell Splitting

Peningkatan Kapasitas Jaringan (2) • Cell Sectoring • Cell dibagi jadi beberapa bagian berbentuk potongan (wedge) • 3 -6 sector per cell • Setiap sector punya channel set sendiri • Subset dari channel di cell • Memanfaatkan antena directional

Peningkatan Kapasitas Jaringan (3) • Microcell • Antena dipindahkan dari perbukitan/gedung tinggi ke gedung lebih kecil • Membentuk microcell • Pengurangan daya yang dipakai • Cocok untuk jalanan kota atau dalam gedung

OPERASI JARINGAN SELULER

Komponen Jaringan Seluler • Base Station (BS) berada di tengah setiap cell • Antenna, controller, transceiver • Controller mengatur proses call • Mengetahui jumlah station yang dipakai dalam satu waktu • BS terkoneksi ke Mobile Telecomunications Switching Office (MTSO) • 1 MTSO melayani beberapa BS • Antara MTSO dan BS dihubungkan oleh kabel/nirkabel • MTSO • Menghubungkan call antar mobile station dan antara mobile station ke fixed network • Mengatur voice channel yang dipakai • Mengatur handoff • Billing • Fully automated

Komponen Jaringan Seluler (2)

Channel • Control channels • Setting up and maintaining calls • Establish relationship between mobile unit and nearest BS • Traffic channels • Carry voice and data

Mekanisme Call (1)

Mekanisme Call (2)

Mekanisme Call (1)

Paging • Mekanisme broadcast untuk mengetahui di cell mana sebuah perangkat mobile terhubung • Dilakukan ketika MTSO ingin terkoneksi ke mobile station • Biasanya MTSO punya informasi beberapa cell yang mungkin terhubung ke perangkat mobile

Handoff • Mekanisme perubahan asosiasi dari BS lama ke BS baru • Dapat diinisiasi oleh mobile station maupun BS • Deteksi dari signal strength • Target performance metric • Min. Cell blocking probability • Min. Call dropping probability • Max. Call completion probability • Min. Probability y of unsuccessful handoff • Min. Handoff blocking probability • Min. Handoff probability • Min. Rate of handoff • Min. Interruption duration • Min. Handoff delay

Handoff (2)

Fungsionalitas Lain • Call blocking • During mobile-initiated call stage, if all traffic channels busy, mobile tries again • After number of fails, busy tone returned • Call termination • User hangs up • MTSO informed • Traffic channels at two BSs released • Call drop • BS cannot maintain required signal strength • Traffic channel dropped and MTSO informed • Calls to/from fixed and remote mobile subscriber • MTSO connects to PSTN • MTSO can connect mobile user and fixed subscriber via PSTN • MTSO can connect to remote MTSO via PSTN or via dedicated lines • Can connect mobile user in its area and remote mobile user

GENERASI SELULER

Generasi Seluler • 1 G AMPS (Advanced Mobile Phone Service) • 2 G GSM (Global System for Mobile Communication) • 2. 5 G GPRS (General Packet Radio Services) • 2. 75 G EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) • 3 G EVDO (Evolution Data Optimized) • 3. 5 G HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) • 3. 75 G HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) • 4 G LTE (Long Term Evolution) • 5 G ? ?

Generasi Seluler

1 G • Dasar dari mobile selular

1 G • Contoh: AMPS, TACS • Diperuntukkan pada ponsel analog • Di Amerika Utara menggunakan range frekuensi 824 -894 MHz dengan alokasi pita 25 MHz • Transmisi dari mobile unit ke base station 824 -849 MHz • Transmisi dari base station ke mobile unit 869 -894 MHz

Keterbatasan 1 G

2 G • Contoh: D-AMPS, GSM • Diperuntukkan pada ponsel digital

Perbandingan 1 G dan 2 G

Spesifikasi TDMA-GSM • Jumlah time slot/user per kanal: 8 • Maximum cell radius (R): 35 km • Frequency: region around 900 MHz • Maximum vehicle speed (Vm): 250 km/hr • Maximum coding delay: approx. 20 ms • Maximum delay spread ( m): 10 s • Bandwidth: tidak melebihi 200 k. Hz (25 k. Hz per channel)

2 G CDMA

Keuntungan CDMA • Keragaman frekuensi gangguan transmisi kurang berpengaruh • Tahan terhadap multipath menggunakan kode chip • Privasi menggunakan spread spectrum • Meningkatkan kapasitas suara • CDMA merupakan pondasi dasar dari teknologi 3 G

Kelemahan CDMA • Self-jamming – transmisi yang datang dari beberapa user tidak selaras • Near-far problem – sinyal yang lebih dekat ke penerima diterima sedikit terjadi pelemahan daripada sinyal yang lebih jauh • Soft handoff – mengharuskan mobile phone mengakuisisi sel baru sebelum melepaskan dari sel lama, lebih kompleks dari hard handoff yang digunakan pada FDMA dan TDMA

3 G

3 G EVDO

3 G EVDO dan HSPA

Keuntungan 3 G

4 G LTE • LTE menggunakan teknologi OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) • OFDM : teknik transmisi yang menggunakan beberapa buah frekuensi yang saling tegak lurus (orthogonal) • Mirip seperti FDM dengan membagi beberapa kanal yang dialokasikan tiap user, tetapi OFDM menggunakan spektrum yang lebih efisien dengan channel spacing antar pengguna lebih dekat

Keuntungan 4 G LTE

5 G ? • Masih berupa riset • Direncanakan launching 2020 • Peningkatan data rate hingga sekian Gbps • Belum ada standar penamaan khusus seperti EVDO, WCDMA, atau LTE pada generasi sebelumnya

TERIMA KASIH