1 Revisi Juli 2003 Modul 3 EE 4712 Sistem Komunikasi Bergerak Sistem Komunikasi Bergerak Seluler Oleh : Nachwan Mufti A, ST Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 2 Organisasi Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler A. Pendahuluan page 3 B. Frequency Reuse page 13 C. Handoff page 19 D. Channel Assignment Strategies page
20
Embed
Modul 3 EE 4712 Sistem Komunikasi Bergerak Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 2 Organisasi Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
Revisi Juli 2003
Modul 3EE 4712 Sistem Komunikasi Bergerak
Sistem KomunikasiBergerak Seluler
Oleh :Nachwan Mufti A, ST
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 2
Organisasi
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler
A. Pendahuluan page 3
B. Frequency Reuse page 13
C. Handoff page 19
D. Channel Assignment Strategies page
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 3
A. PendahuluanYang mendasari perkembangan
Keterbatasan spektrum frekuensiEfisiensi penggunaan spektrum frekuensi
Dalam system komunikasi wireless selular (mobile ataupun fixed) daerah pelayanan akan dibagi-bagimenjadi daerah-daerah cakupan yang kecil, yang disebut sebagai sel, dengan menara transmitter cukuprendah dan daya pancar cukup rendah juga sehingga akan lebih murah dari system komunikasibergerak generasi sebelumnya (IMTS)
• High power transmitter• Large coverage area
• Low power transmitter• Small coverage area• Frequency reuse • Handoff • Central control• Cell splitting to increase call capacity
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 4
Konsep Sel
SEL IDEAL SEL REAL SEL MODEL
Sel menunjukkan cakupan sinyal
Sel berbentuk heksagonal ( atau bentuk yang lain ) hanya digunakanuntuk mempermudah penggambaran pada layout perencanaan
A. Pendahuluan
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 5
Realitas ? Jauh berbeda ! Grid sel teoritik digunakanuntuk mempermudah penggambaran / perencanaan
Representasi coverage sistem selular
A. Pendahuluan
Bentuk geometris yang meliputikeseluruhan daerah service tanpa overlap dengan luas daerah yang sama
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 6
Macam-Macam Konfigurasi Sel ...1) Omnidirectional
Tx
RxRx
2) Sectoring 120o
3) Sectoring 60o
• Pada kondisi awalbiasanya digunakan polaomnidirectional( tergantung demand ).
• Kegunaan dari polaSectoring a. Menambah kapasitasb. Mengurangi
interferensi
A. Pendahuluan
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 7
Macam-Macam Konfigurasi Sel
4 sector ( quad sector )
A. Pendahuluan
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 8
Parameter Dasar Pada Siskomber Selular
Frequency ReuseKonsep Hand Off
2 macam kata kunci yang menjadi perbedaan sistem komunkasi bergerak selulerdengan sistek komunikasi yang lain adalah :
Konsep frequency reuse memungkinkan penggunaan frekuensi yang sama pada sel yang berbeda , diluar jangkauan interferensinya. Parameter yang menjadi ukuran adalah perbandingan daya sinyal / carrier terhadap total daya interferensinya
Sedangkan handoff memungkinkan seorang pengguna pindah dari suatusel ke sel yang lain tanpa adanya pemutusan hubungan. Terjadipemindahan frekuensi / kanal secara otomatis yang dilakukan oleh sistem
Penjelasan lebih lanjut tentang frequency reuse dan handoff akandijelaskan pada bagian selanjutnya….
A. Pendahuluan
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 9
Arsitektur Umum:
RBS / BTS
RBS / BTS
BSC
MSC/ MTSO
OMCHLR
VLR
Gateway
PSTN
SEL # 2
SEL # 1
MS
MS
Voice linkData link
Radio Base Station (AMPS) or Base Transceiver System (GSM)
Mobile Station
Home Location Register
Visitor Location Register
Mobile Switching Centre (GSM) or Mobile Telephone Switching Office (AMPS)
Base Station Controller
Operation and Maintenance Centre
A. Pendahuluan
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 10
MS = Mobile Station / Mobile Unit= Perangkat yang terdiri dari :
• Subscriber Transceiver• Control Unit• Antena
MTSO / MSC= Mobile Telephone Switching Office / Mobile Switching Center.= Merupakan pusat koordinasi dari semua cell site yang ada +
berfungsi sebagai perangkat penyambung utama.= Elemen-elemen :
• VLR (Visitor Location Register), penyimpan data-data temporer yang masukdari MSC lain , dan sifatnya resident
• HLR (Home Location Register), penyimpan data-data tetap dari pelanggandalam MSC itu sendiri.
A. Pendahuluan
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 11
RBS / BTS = Radio Base Station / Base Transceiver Station= Merupakan perangkat transceiver yang berhubungan dari / ke
pelanggan (Interface / repeater antara MS dan MSC) .= Elemen-elemen RBS :
• Transceiver• Control Unit / BSC / Base Station Controller• Antena• Data terminal
singleantenna
base stationhousingjalur transmisi
gelombangmikro menujuBSC
site 3 sektor dengan 7array antena tiapsektornyaHow does site location look
like ?
A. Pendahuluan
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 12
Macrocell, Microcell, dan Picocell ...
SatelliteCell
IndoorPicocells
Macrocell
Microcell
A. Pendahuluan
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 13
Proses Terjadinya Komunikasi...• Memasuki jaringan
( kasus sistem analog AMPS )
MS dihidupkan, mencari kanal-kanal kontrol memilih salah satuyang paling kuat dayanya dan akan ‘menggenggamnya’ . Pemilihan kanal kontrol yang paling kuat ini juga berarti memilihbase station dengan sinyal terkuat.
Dalam tiap beberapa detik terjadi pelaporan MS kepada sistemmengenai level daya, sensitivitas, dan juga lokasi terakhir melalui
kanal kontrol reverse, disebut sebagai Location Updating
Jumlah kanal kontrol yang dipakai biasanya adalah 5 % dari total kanal yang tersedia ( 95 % digunakansebagai kanal suara dan data trafik ) [RAP 96].
A. Pendahuluan
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 14
• Mobile Originating Call (kasus sistem analog , AMPS )
Kirim parameter identitas, melalui kontrol reverse diberikanidentitas MIN ( Mobile Identification Number ) MS pemanggil , ESN ( Electronic Serial Number ) MS pemanggil, serta identitas / MIN dariMS yang dipanggil. Mobile station juga akan mengirimkan SCM ( Station Class Mark ) yang berisi data teknis MS yang bersangkutan yang mengindikasikanlevel transmit maksimum dari MS. Validasi authentikasi dilakukan sentral MSC akan melakukan validasiauthentikasi terhadap pasangan MIN dan ESN untuk memastikanbahwa MS tersebut adalah pelanggan legal pada jaringan.Paging dilakukan jika jika MS adalah pelanggan legal, MS yang cocok MIN-nya akan memberikan respon melalui reverse control channel kepada BTS , selanjutnya BTS akan melaporkan handshakingini kepada MSC.Komunikasi bisa dilakukan setelah MSC memindahkan panggilan darikanal kontrol ke pasangan (1 pair) kanal trafik
A. Pendahuluan
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 15
MobileStation
BaseStation
PCH (Paging of the mobile station)
RACH (Channel request)
AGCH (Channel assignment)
SDCCH (Reply to the paging from network)
SDCCH (Authentication request)
SDCCH (Authentication response)
SDCCH (Request to transmit)
SDCCH (Acknowledgment of request)
SDCCH (Setup message for incoming call)
SDCCH (Confirmation)
SDCCH (Assignment of a traffic channel)
FACCH (Acknowledgment of traffic channel)
FACCH (Alerting)
FACCH (Connect when mobile ‘answers’)
FACCH (Acceptance of connect message)
TCH (Exchange of user data)
Sample Call Setup (GSM)...
A. Pendahuluan
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 16
• Handoff / Handover(kasus sistem analog, AMPS )
Kontrol daya dilakukan MSC ketika komunikasi sedangberlangsung untuk menjaga kualitas call. Kanal kontrol khusus diberikan saat MS berpindah cakupandari satu sel ke sel yang lain, kanal kontrol khusus akandigunakan sebagai kanal trafik dan pada kondisi ini call akandikontrol oleh BTS dan juga oleh MSC .Drop Call akan terjadi jika sampai pada selang waktutertentu ( yang merupakan bagian dari optimasi sistem ), MS tidak juga mendapatkan kanal voice dari BTS yang baru.
DiskusikanApa perbedaan antara Blocking Probabilitydengan Dropping Probability ?
A. Pendahuluan
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 17
B. Frequency Reuse
Definisi Frequency ReusePengulangan atau menggunakan kembali frekuensi yang sama padaarea yang berbeda di luar jangkauan interferensinya
F1
F3 F2 F2
Jarak 'bebas' interferensi
titik A
Sinyal yang diinginkan = C
Sinyal interferensi = I
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 18
Parameter Kinerja
F1
F3 F2 F2
Jarak 'bebas' interferensi
titik A
Sinyal yang diinginkan = C
Sinyal interferensi = I
• Dari gambar di atas, kondisi kasus terburuk ada pada titik A
• Pada kondisi kasus terburuk tersebut, perbandingan antara dayacarrier terhadap daya interferensi ( C/I = Carrier to Interference ) harus tetap lebih besar atau sama dari C/I minimum yang dipersyaratkan oleh sistem seluler yang bersangkutan
→ C/I ( Carrier to Interference Ratio )
B. Frequency Reuse
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 19
41
=
RD
NIC
KRD
3= NK
IC 29=
D
R
AMPS, C/I = 18 dB
GSM, C/I = 12 dB
748,69
6.63
9
63====
NK
426,39
6.16
9
16≈===
NK
N = Jumlah sel penginterferensi
K = Ukuran Kluster
→ C/I minimum tergantung dari sistem seluler yang diimplementasikan…
B. Frequency Reuse
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 20
Konsep Kluster• Kluster adalah sekelompok sel yang masing-masing selnya memiliki 1 set
frekuensi yang berbeda dengan sel yang lain . • Ukuran kluster ( dilambangkan = K, sering juga dilambangkan = N ) adalah
jumlah sel yang terdapat dalam 1 kluster
Contoh :K = 3 artinya terdapat 3 sel dalam 1 klusterK = 4 artinya terdapat 4 sel dalam 1 kluster
1
2
3
1
2
3
reuse
1
2
3
freq. reuse pattern / cluster
K = 3
1
2
3
freq. reuse pattern
K = 4
4
12
3
4
2
3
4
1reuse
reuse
reuse
B. Frequency Reuse
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 21
Kapasitas User Tiap Sel
K
RFchuserjumlah
BW
BWN
RFch
Alokasi=
• Jumlah user tiap seldinyatakan oleh rumusberikut :
K = 3
BW
1 2 3 1' 2' 3'n n' 1'' 2'' 3'' n''
F3F2F1
F1
F2
F3
F1
F2
F3
Dapat disimpulkan, jumlah frekuensicarrier dalam satu sel adalah lebih darisatu buah…
B. Frequency Reuse
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 22
Kaidah Penentuan Nomor Sel→ Kaidah Parameter Geser
i,j = 0,1,2,3, ...
i=1
j=2j
z600
sel referensi
i
120 0
Lalui sejauh i sel dari sel referensi sepanjang rantai heksagonalnya ( garislurus yang menghubungkan dua pusat sel), lalu berputar 60o berlawanandengan arah jarum jam, kemudian lalui sepanjang j sel pada arah tersebut. Pada posisi akhir disitulah letak freq. reuse nya.
Berbagai nilai kluster Katau N , yang mungkinterjadi
B. Frequency Reuse
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 25
( ) ( ) ( )( ){ }2
1
12122
122
12 vvuuvvuuD −−+−+−=
( ) ( ) ( ) ( )[ ]{ }2
12o
1212
2o212 30sinuuvv30cosuuD −+−+−=
Jika, ( ) ( )0,0v,u 11 =
( ) =22 v,u merupakan nilai integer = ( i , j )
Maka,
22 jijiD ++=
Pada contoh di samping,
65,211.22jijiD 2222 =++=++=
i= 2 dan j = 1
B. Frequency Reuse
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 26
1
1
1
1
1
1
12 3
2 3
2 32 3
2 3
3
32
2
Kaidah Penentuan Nomor Sel→ Kaidah Parameter Geser
utk i = 1 dan j = 1 K = 3• i = 1 , j = 1
• K = 12 + 12 + 1.1 = 3
• Sumber interferensi maksimum= 6.
Contoh # 1 : K = 3
Kluster
B. Frequency Reuse
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 27
Kaidah Penentuan Nomor Sel→ Kaidah Parameter GeserContoh # 2 : K = 4
46,3K3Q
4jijiK
2j,0i22
==
=++=
==
Kluster
B. Frequency Reuse
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 28
Contoh # 3 : K = 7 Kaidah Penentuan Nomor Sel→ Kaidah Parameter Geser
58,4K3Q
7jijiK
2j,1i22
==
=++=
==
Kluster
B. Frequency Reuse
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 29
Contoh # 4 : K = 12Kaidah Penentuan Nomor Sel
→ Kaidah Parameter Geser
6K3Q
12jijiK
2j,2i22
==
=++=
==
Kluster
B. Frequency Reuse
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 30
Contoh # 5 : K = 19 Kaidah Penentuan Nomor Sel→ Kaidah Parameter Geser
55,7K3Q
19jijiK
2j,3i22
==
=++=
==
Kluster
B. Frequency Reuse
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 31
Konsepsi kluster pada CDMA…
Dalam pengertian yang sama, yang sudahkita pahami…ukuran kluster di jaringanselular CDMA, KCDMA = 1, artinyafrekuensi operasi yang sama diterapkandisemua sel
Dalam pengertian yang sama, yang sudahkita pahami…ukuran kluster di jaringanselular CDMA, KCDMA = 1, artinyafrekuensi operasi yang sama diterapkandisemua sel
Tetapi CDMA memakai konsepclustering untuk perencanaan kode PN, hal ini untuk mencegah kemungkinanterjadinya aliasing antar kode didalamsatu sel. Pada jaringan CDMA, dikenalistilah PN reuse factor
B. Frequency Reuse
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 32
C. Handoff
• Handoff adalah suatu peristiwa perpindahan kanal dari MS tanpa terjadinyapemutusan hubungan dan tanpa melalui campur tangan dari pemakai.
• Handoff tidak berbeda dengan handover kecuali bahwa istilah handoff digunakan di Amerika, sedangkan istilah handover digunakan di Eropa.
• Peristiwa hand over (H.O) ‘umumnya’ terjadi karena pergerakan MS sehinggakeluar dari cakupan sel asal dan masuk cakupan sel baru.
Definisi
pergerakan MS
HO
F1
HO
F2
Sel #1 Sel #2 Sel #3
F3
F1 ke F2 F2 ke F3
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 33
2 Alasan dasar untuk handoff ...• MS keluar dari cakupan BTS ( alasan klasik ! )
• Untuk keseimbangan beban jaringan
- Level sinyal terima terlalu rendah- Bit error rate (BER) terlalu tinggi
- Trafik disatu sel terlalu tinggi sehingga beberapa MS ‘diserahkan’ ke sel yang lain
Catatan : Standar GSM mencatat 40 alasan untuk handover !!
2 Fase handoff ...1. MONITORING PHASE
2. HANDOVER HANDLING PHASE
- Pengukuran kualitas sinyal dan ‘melihat’ kemungkinan radio link alternatif- Inisiasi handoff jika diperlukan
- Penentuan point of attachment (PoA) yang baru- Inisiasi kemungkinan prosedur re-routing
C. Handoff
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 34
Perbedaan konsepsi HO sistemseluler generasi pertama dankedua ...
Generasi I : Sistem Analog
- Pengukuran kuat sinyaldilakukan oleh BS dandisupervisi oleh MSC
- BS secara konstan melakukanpengukuran sinyal dari tiapkanal voice
- Locator receiver mengukur kuatsinyal MS pada sel tetangga
- MSC menentukan terjadi HO atau tidak
Generasi II : Sistem Digital TDMA
- Keputusan HO dibantu MS ( MAHO -Mobile Assisted Handoff )
- Tiap MS mengukur sinyal yang diterima dari BS yang mengelilinginya dan melaporkan keBS-nya
- Handoff diinisiasi jika level terimadari BS tetangga mulai meningkatmelebihi level sinyal dari BS-nyasendiri
- Keputusan atas dasar periode waktuatau derajat level tertentu (margin HO)
- BSC melakukan operasi HO, assign kanal di sel baru danmelepas kanal lama di selsebelumnya
- Dikontrol oleh keduaMSC
C. Handoff
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 36
Mekanisme handover ...
C. Handoff
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 37
C. Handoff
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 38
C. Handoff
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 39
D. Channel Assignment StrategiesChannel assignment / channel alocation :
Proses pengalokasian/ pemberian kanal trafik
Kanal trafik perlu diberikankepada user berkaitan dengan :
• Panggilan baru di dalam sel• Kejadian handover
Ada bermacam-macam skema algoritma pengalokasian kanal ( channel allocation scheme ) , dan skema pengalokasian kanal dapat mempengaruhi performansi sistem !
3 kelas channel assignment
a. Fixed channel assignmentKanal yang disediakan dalam 1 sel / sektor tertentu, modifikasidari metoda ini adalah borrowing scheme
b. Dynamic channel assignmentKanal tidak dialokasikan dalam sel/sektor secara permanen. MSC mengalokasikan kanal berdasarkan : probabilitas blocking mendatang di semua sel, jarak reuse,C/I, cost factor , dsb⌫meningkatkan kompleksitas sistem !!
c. Others : hybrid kedua hal diatas, scheduling, prediction, prioritisation
Modul 3 Sistem Komunikasi Bergerak Seluler 40
Asistensi # 1• Bahas berbagai strategi channel assignment
Lihat paper berikut :
Katzela, Naghshineh, “ Channel Assignment Schemes for Cellular Mobile Telecommunication Systems – A Comprehensive Survey “
Jurnal lengkap bisa dikopi pada dosen atau asisten