12. Sistem Komunikasi Bergerak

7/25/2019 12. Sistem Komunikasi Bergerak

1/45

Sistem Komunikasi Bergerak


2/45

Dasistel2

Obyektif Perkuliahan

Memahami konsep sistem komunikasibergerak

Memahami mekanisme terjadinya panggilan

telepon bergerak

Referensi :

MS Iqbal, 2001, Diktat dasar Telkom. Jurusan TeknikElektro FT, Unram,

Roger L Freeman, 1999, Fundamentals of

Telecommunications, John Wiley & Sons, Inc.


3/45


4/45

Dasistel4


5/45

Dasistel5


6/45

Telepon Radio Bergerak di AS

Dasistel6

Implementasi sistem telepon selular mulai berkembang cukup

signifikan pada tahun 1970-an.

Tahun 1983 FCC akhirnya mengalokasikan sebanyak 666 kanal

dupleks (40 MHz spektrum pada pita frekuensi 800 MHz, dimana

setiap kanal satu arah memiliki lebar bidang 30 kHz pada

seluruh spektrum dengan lebar bidang 60 kHz per kanal

dupleks) bagi kanal AMPS.

AMPS adalah sistem telepon selular di AS yang pertama, dan

disebarkan oleh Ameritech di Chicago.

Tahun 1989 FCC memberi tambahan 166 kanal (10 MHz) kepada

penyedia layanan selular AS untuk mengakomodasipertumbuhan dan permintaan yang melaju begitu cepat.

Penggunaannya bergantung pada perencanaan penggunaan

ulang frekuensi yang tepat. Akses jamak berdasarkan pada

prinsip FDMA.


7/45

Dasistel7

990 991 1 2 7991023 990 991 1 2 7991023

Kanal balik Kanal maju

824 849 MHz 869 894 MHz

Jumlah kanal Frek tengah (MHz)

Kanal balik 1 N 799

990 N 1023

0,030 N + 825,0

0,030 (N-1023) + 825,0

Kanal maju 1 N 799

990 N 1023

0,030 N + 870,0

0,030 (N-1023) + 870,0


8/45


Dasistel8

Sistem selular CDMA telah dikembangkan oleh Qulcomm dan telah

distandardisasi oleh TIA sebagai IS-95

Sistem CDMA mendukung sejumlah pengguna tidak tetap pada

frekuensi kanal lebar 1,25 MHz

AMPS analog membutuhkan sinyal paling sedikit 18 dB diatas

interferensi kanal bersama untuk menjamin kualitas panggilan yangcocok, sedangkan CDMA dapat beroperasi pada lingkungan

interferensi yang lebih tinggi

CDMA beroperasi dengan SNR (Signal to Noise Rasio) yang lebih

kecil dibandingkan dengan teknik FM bidang sempit konvensional

yang memberikan peluang sistem CDMA menggunakan kumpulanferkuensi yang sama pada setiapa sel, untuk menyediakan kapasitas

yang besar.


9/45


Dasistel9

Sistem Qualcomm menggunakan laju vocoder tidak tentu yang

dilengkapi pendeteksi aktivitas bicara dengan pertimbangan untukmengurangi laju permintaan data dan juga pengurasan baterai oleh

pemancar bergerak.

Tahun 1990-an Motorolla pada frekuensi 800 MHz menggunakan

sistem radio terintegrasi untuk memadukan pengiriman suara,

layanan telpon selular, penyampaian pesan, dan kemampuantransmisi data pada jaringan yang sama

Awal tahun 1995 hadir lisensi baru layanan komunikasi personal

PCS yang bekerja pada frekuensi 1800/1900 MHz.

Si t R i B i A i


10/45

Sistem Ra io Bergera i Ameri aUtara

Standar Tipe Tahun Masukan

Jamak

Pita Frek

(MHz)

Modulasi BW kanal

(kHz)

AMPS Selular 1983 FDMA 824 - 894 FM 30

NAMPS Selular 1992 FDMA 824 - 894 FM 10

USDC Selular 1991 TDMA 824 - 894 / 4 DQPSK 30

CDPD Selular 1993 FH / Paket 824 - 894 GMSK 30

IS-95 Selular /

PCS

1993 CDMA 824 894 /

1800 - 2000

QPSK /

BPSK

1250

GSC Radio

Panggil

1970 Simpleks *) ada operator

yang berbeda

FSK 12,5

POCSAG Radio

Panggil


yang berbeda

FSK 12,5

FLEX Radio

Panggil


yang berbeda

4-FSK 15

DCS1900

(GSM)

PCS 1994 TDMA 1850 - 1990 GMSK 200

PACS PCS 1994 TDMA/FDMA 1850 - 1990 / 4 DQPSK 300

MIRS SMR / PCS 1994 TDMA *) ada operator

yang berbeda

16-QAM 25

Dasistel 10


11/45

Dasistel11

Gambar Konstelasi kode gray untuk 16 QAM


12/45

Dasistel12

Gambar Sinyal 16 QAM dengan frekuensi Carrier 2 Hz


13/45

Dasistel13

Gambar Sinyal 16 QAM dengan frekuensi Carrier 2 Hz


14/45

Sistem Radio Bergerak di Eropa


Jamak

Pita Frek

(MHz)

Modulasi BW kanal

(kHz)

E-TACS Selular 1985 FDMA 900 FM 25

NMT-450 Selular 1981 FDMA 450 - 570 FM 25

NMT-900 Selular 1986 FDMA 890 - 960 FM 12,5

GSM Selular /PCS

1990 TDMA 890 - 960 GMSK 200

C-450 Selular 1985 FDMA 450 - 465 FM 20 / 10

ERMES Paging 1993 FDMA *) ada operator

yang berbeda

4-FSK 25

CT2 Cordless 1989 FDMA 864 - 868 GFSK 100

DECT Cordless 1993 TDMA 1880 - 1900 GFSK 1728

DCS-1800 Cordless /

PCS

1993 TDMA 1710 - 1880 GMSK 200

Dasistel 14


15/45

Sistem Radio Bergerak di Jepang


Jamak

Pita Frek

(MHz)

Modulasi BW kanal

(kHz)

JTACS Selular 1988 FDMA 860 - 925 FM 25

PDC Selular 1993 TDMA 810 - 1501 / 4 DQPSK 25

NTT Selular 1979 FDMA 400 / 800 FM 25

NTACS Selular 1993 FDMA 843 - 925 FM 12,5

NTT Radio

Panggil

1979 FDMA 280 FSK 12,5

NEC Radio

Panggil

1979 FDMA *) ada operator

yang berbeda

FSK 10

PHS Nirkabel 1993 TDMA 1895 - 1907 / 4 DQPSK 300

Dasistel 15


16/45

Sistem Radio Bergerak di Dunia

Dasistel16

Standar CT2 dan DECT (Digital European Cordless Telephone) yangdikembangkan di Eropa adalah dua standar telepon nirkabel yang

paling terkenal di Eropa dan Asia.

Sistem CT2 menggunakan mikrosel yang mencakup jarak dekat,

kurang dari 100 m. Sistem CT2 termodulasi FSK dengan pengkode

isyarat bicara ADPCM (Adaptive DifferentialPulsa Code Modulation)sebesar 32 kbps untuk transmisi isyarat suara kualitas tinggi.

Sistem DECT mengakomodasi transmisi isyarat suara dan data

untuk keperluan bisnis dan perkantoran.

Standar PACT dikembangkan di AS oleh Bellcore dan Motorola,yang memungkinkan digunakan di dalam gedung.

Standar PHS (Personal handyphone System) mendukung aplikasi

radio di dalam ruangan,


17/45

Perkembangan ICT Nasional

Kepadatan telepon, di Indonesia

yang masih dibawah rata-ratanegara Asia dan dibawah beberapanegara ASEAN lainnya sepertiCina, Singapura, Malaysia,Thailand, Philipina dan Vietnam.Demikian pula dalam halpenggunaan Internet Indonesiamasih dibawah Cina, Malaysia,Philipina, Singapura dan Thailand.

Penguasaan teknologi, terutamateknologi komunikasi daninformasi (ICT), mempunyaiperanan yang strategis mengingatsaat ini telah terjadi pergeseranparadigma dari ekonomi yangberlandaskan industri manufakturmenjadi ekonomi yang memanfaatkan informasi.Terlebih, ICT dapat

menghilangkan batas-batasgeografis dan waktu antar negarasehingga membuka peluang/pasarsemakin luas untuk meningkatkanproduktivitas.

Negara

Kepadatan

Teleponper 100 per

penduduk

Kepadatan

Cellularper100

penduduk

Internet

hos tper10.000

penduduk

PC per 100

penduduk

Pengguna

Internetper 10.000

penduduk

Indonesia 3,60 5,52 2,18 1,10 191,23

Cina 16,69 16,09 0,68 1,90 460,00

Malaysia 19,79 34,88 31,10 12,61 2.731,09

Philipina 4,17 17,77 3,94 2,17 255,69

Singapura 46,36 79,14 479,18 50,83 5.396,64

Thailand 9,87 26,02 11,75 2,78 775,61

Vietnam 6,85 2,,34 0,06 0,98 184,62

Dasistel 17

Tingkat penetrasi ICT yang masih sangat rendah

akan menyebabkan digital divideyang semakin lebar.

Sumber : Bappenas

Sumber: ITU, 2003

ICT di Beberapa Negara ASIA Tahun 2002

Dalam 20 tahun pertama, pertumbuhan kapasitas teleponmasih sangat lambat. Pemanfaatan teknologi digitalmemungkinkan penambahan kapasitas dengan signifikan.


18/45

Arsitektur Sistem Komunikasi Sellular

Dasistel18

M S CHLR

EIR

Auc

VLR

PSTN

Internet

BSC

BSC

BTS

BTS

MS

MS

MS

MS


19/45

Arsitektur Sistem Komunikasi Sellular

Dasistel19

Hubungan antara sentral dengan pelanggan bergerak Konfigurasi jaringan terdiri dari :

1. MSC ( Master Switching Control ) : AuC (Authentication Center) EIR (Equipment Identity Register)

HLR (Home Location Register) VLR (Visitor Location Register)

2. BSC (Base Station Control)

3. BTS (Base Transceiver Station)

4. MS (Mobile Station)

MS dilayani langsung oleh MSC lewat BSC dan BTS Proses perpindahan MS dari satu BTS ke BTS lain disebut

handoverdan dilakukan oleh MSC

Luas cakupan tergantung pada konsentrasi pelanggan dalam BS


20/45

Dasistel20

WIRELESS COMMUNICATION CONCEPT

HUBUNGAN DARI SENTRAL KEPELANGGAN DILAKUKAN

MELALUI RADIO DAN BUKAN KABEL

SARANATRANSMISI SELAINTELEPON LEWAT KABEL. ( PSTN )

MEMPERCEPAT PELAYANAN KARENA TIDAK TERGANTUNG PADAINSTALASI DAN MAINTENANCE KABEL .

FLEXIBILITAS DALAM PERGERAKAN DAN FEATURESYANG LEBIH BAIK.

PENGGUNAAN KOMPRESI DIGITAL MENGEFEKTIFKAN SALURAN.

KECEPATAN ALIRAN BIT RELATIP KECIL UNTUK PENGGUNAAN RADIO

DENGAN FREKWENSI RENDAH.


21/45

MACAM MACAM WIRELESS

Dasistel21

1. MOBILE TELEPHONE SYSTEM (MTS)

2. PERSONAL COMMUNICATION SYSTEM (PCS )

3. FIXED TELEPHONE RADIO SYSTEM / WIRELESS

LOCAL LOPE (WLL):4. LAND MOBILE TELECOMMUNICATION SYSTEM

(LMTS)


22/45

CONCEPT OF CELLULAR TELEPHONE

Dasistel22

MSC INTI SYS. CELLULAR

MSC DIHUBUNGKAN DENGAN PSTN.

AREA DIBAGI BAGI DALAM

CELL KECIL (112 KM)

KOMPONEN DASAR CELLUAR

ADALAH : CELL, MSC DAN UNIT

BERGERAK (MS).

MSC MENGENDALIKAN SEMUA AKTIVITAS HUBUNGAN LEWAT BTS.

MS BERHUBUNGAN DENGAN MSC MELALUI BTS YANG TERDEKAT (BAIK SECARA

TETAP ATAU BERGERAK).

PELANGGAN DAPAT BERPINDAH DENGAN BEBAS DARI SATU CELL KE CELL YANG

LAIN.

PADA PERPINDAHAN HARUS TERJADI PROSES HAND OVER

PELANGGAN DAPAT DICARI ( ROAMING ) MELALUI KOORDINASI ANTARA MSC

BTS ATAU MSCMSC.

MSC

PSTN

BTS


23/45

MSC

Dasistel23

MELAKUKAN PENYAMBUNGAN ANTAR MS DAN MS KE PSTN

SISTEM CELLULAR TIDAK TERIKAT PADA HIRARCHI KARENA SE-

MUA MS BERHUBUNGAN LANGSUNG DENGAN MSC. (SECONDARY )

MELAKUKAN PROSES PENGENDALIAN AKTIVITAS BTS DAN MS.

- HAND OVER ( HARD / SOFT )

- ROAMING

- PENGATURAN LEVEL PANCAR MS

- KOORDINASI ANTARA CELL

PROSES PENGENDALIAN TERSEBUT DILAKUKAN DENGAN

KOMANDO LEWAT KANAL DATA.


24/45

MSC

Dasistel24

(MSC) terdiri dari beberapa database yang terhubungdengannya seperi :

Home Location Register (HLR)

Visitor Location Register (VLR) Authentication Center (AuC) serta

Equipment Identity Register (EIR).


25/45

Home Location Register (HLR)

Dasistel25

HLR adalah network element yang berfungsi sebagai sebuah database untukpenyimpan semua data dan informasi mengenai pelanggan yang tersimpansecara permanen, dalam arti tidak tergantung pada posisi pelanggan.

HLR bertindak sebagai pusat inforamsi pelanggan yang setiap waktu akandiperlukan oleh VLR untuk merealisasi terjadinya komunikasi pembicaraan.VLR selalu berhubungan dengan HLR dan memberikan informasi posisi

terakhir dimana pelanggan berada. Informasi lokasi ini akan diupdate apabilapelanggan berpinah dan memasuki coverage area suatu MSC yang baru.

Informasi-informasi yang disimpan di HLR adalah :

- Identitas pelanggan

- Suplementary service pelanggan

- Informasi lokasi terakhir pelanggan- Informasi Authentikasi pelanggan

HLR juga akan selalu berkomunikasi dengan AuC dalam hal melakukanretrieving parameter authentikasi yang baru setiap saat sebelum segala jenisaktvitas pelanggan dilakukan.


26/45

Visitor Location Register (VLR)

Dasistel26

VLR adalah network element yang berfungsi sebagai sebuah database

yang menyimpan data dan informasi pelanggan, dimulai pada saatpelanggan memasuki suatu area yang bernaung dalam wilayah MSCVLR (setiap MSC akan memiliki 1 VLR sendiri) tersebut (melakukanRoaming).

Informasi pelanggan yang ada di VLR ini pada dasarnya adalah copy-an

dari informasi pelanggan yang ada di HLR-nya. Adanya informasi mengenai pelanggan dalam VLR memungkinkan

MSC untuk melakukan hubungan baik Incoming (panggilan masu)maupun Outgoing (panggilan keluar).

VLR bertindak sebagai data base pelanggan yang bersifat dinamis,karena selalu berubah setiap waktu, menyesuaikan dengan pelangganyang memasuki atau berpindah dalam suatu area cakupan suatu MSC.Data yang tersimpan dalam VLR secara otomatis akan selalu berubahmengikuti pergerakan pelanggan.


27/45

Authentication Center (AuC)

Dasistel27

AuC menyimpan semua informasi yang diperlukan untukmemeriksa keabsahan pelanggan, sehingga usaha untukmencoba mengadakan hubungan pembicaraan bagipelanggan yang tidak sah dapat dihindarkan.

AuC berfungsi untuk menghindarkan adanya pihak ke tiga

yang secara tidak sah mencoba untuk menyadappembicaraan. Dengan fasilitas ini,maka kerugian yangdialami pelanggan sistem selular analog saat ini akibatbanyaknya usaha memparalel, tidak mungkin terjadi lagi

pada GSM. Sebelum proses penyambungan switchingdilaksanakan sistem akan memeriksa terlebih dahulu,apakah pelanggan yang akan mengadakan pembicaraanadalah pelanggan yang sah.


28/45

Equipment Identity Registration (EIR)

Dasistel28

EIR memuat data-data peralatan pelanggan (Mobile Equipment)

yang diidentifikasikan dengan IMEI (International Mobileequipment Identity). Data Mobile Equipment yang di simpan diEIR dapat dibagi atas 3 (tiga) kategori:

Peralatan yang diijinkan untuk mengadakan hubunganpembicaraan kemanapun

Peralatan yang dibatasi dan hanya diijinkan mengadakanhubungan pembicaraan ketujuan yang terbatas

Peralatan yang sama sekali tidak diijinkan untukberkomunikasi

Kebaradaan EIR belum distandardisasi secara penuh, oleh

karena itu belum dioperasikan di semua operator. Masihdiperlukan klasifikasi dan penyempurnaan yang berkaitandengan aspek hukum.


29/45

Equipment Identity Registration (EIR)

Dasistel29

Di Indonesia sendiri, belum ada operator seluler yang

mengimplementasikan EIR. Bila EIR digunakan, maka operator dapat melakukan

pemblokiran terhadap handaset (Ingat, bukan pemblokirannomor pelanggan, tapi pemblokiran handset (pesawattelponnya)) yang digunakan oleh pelanggan.

Sehingga apabila ada handset pelanggan yang hilang, makapelangan dapat mengajukan agar handaset tersebut diblokirsehingga tidak akan pernah dapat digunakan lagi oleh oranglain.

Dengan pengimplementasian EIR ini tentu akan dapatmengurangi kasus-kasus pencurian handphone, karena si

pemilik dapat meminta agar handphonenya yang sudah dicuridiblokir dan tidak dapat digunakan lagi. Sehingga motivasipara pencuri untuk melakukan pencurian handphone akanberkurang.


30/45

BTS

Dasistel30

Tinggi menara antara 15

92 m tergantung pada kondisi lingkungkandaerahnya.

Power/Daya pancar effektif maksimum 100 watt.

Antena yang digunakan dalam satu sell dapat lebih dari satu ( sektorisasi )

Pada BTS tersedia combiner untuk menghubungkan beberapa pemancar

pada antena.

Antara BTS dengan MSC dihubungkan dengan microwave atau kabeldengan saluran berkecepatan 2 Mbps.

BTS Hanya Menyalurkan Informasi Dari MS Ke MSC atau Sebaliknya.

Daya Pancar Satu BTS menentukan lebar Cakupan sebuah cell.

Untuk mencakup MS dalam gedung digunakan cell yang sangat kecil(Micro Cell)


31/45

MOBILE STATION

Dasistel31

Terdiri dari Unit Kontrol, Tranceiver Radio dan Antena.

Unit kontrol terdiri dari perangkat telepon, tombol tombol, indikasi audio/ visual untuk menunjukkan proses penyambungan.

Transceiver melakukan transmisi duplex ke BTS

Gain antena MS yang digunakan rata rata 2 dB.

Power pancar rata rata 23 dBm ( tergantung pada jarak MS ke BTS ).

Pada saat idle maka MS berada pada kanal kontrol BTS.

MS dapat merubah rubah frekwensi yang digunakan untuk disesuaikandengan salah satu frekwensi BTS.


32/45

FREKUENSI

Dasistel32

Frekuensi yang digunakan pada band 800, 900 dan 1800 MHz

Lebar frekuensi pada tiap band 25 MHz.

Frekuensi reuse digunakan karena :

- pita frekuensi yang tersedia terbatas.

- Power tranceiver ms terbatas.

- Pelanggan yang banyak dan tersebar.

Masalah frekwensi reuse adalah:

- Interferensi

- akses MS ke BTS.

- Pengaturan lebar cell.

- Pengaturan frekuensi dalam satu cell.- Pengaturan level transmit BTS.

Jumlah kanal / slot tiap sel antara 10 50 buah tergantung kepadatan trafficsel tersebut.


33/45

AKSES MS KE BTS

Dasistel33

FDMA ( Frekuensi Division Multiple Access)Pembedaan antara satu saluran dengan saluran yang lain dilakukan dengan

pembedaan frekuensi.

TDMA ( Time Division Multiple Access)

Pembedaan antara satu kanal dengan kanal yang lain dilakukan dengan pembedaanwaktu (penjadwalan) slot.

Dapat saja dilakukan akses dengan cara TDMA / FDMA. Satu frekwensi ( FDMA)

menyalurkan beberapa slot (TDMA)

CDMA (Code Division Multiple Access) Akses oleh MS dilakukan pada waktu dan frekwensi yang sama.

Pembedaan dilakukan hanya dalam pengkodean.


34/45

PENGATURAN SEL DALAM FREKWENSI

REUSE

Dasistel34

431

4 31

2

17

23

64

51

31

6

7

6

2


35/45

Dasistel35

243

1

4 31

2

1


36/45


37/45

Perkembangan Teknologi Cellular

Dasistel37


38/45

Dasistel38

Spesifikasi D-AMPS:

Bandwidth /carrier = 30 KHz

Frekuensi band 900 = 869 894 MHz downlink

824

849 MHz uplink

Jumlah user = 832

Rate transmisi maks = analog FM dengan 12 kHz deviasi

ET-5005, Sistem Komunikasi Selular


39/45

Dasistel39

Spesifikasi D-AMPS:

Bandwidth /carrier = 30 KHz

Frekuensi band 900 = 869 894 MHz downlink

824

849 MHz uplink

Jumlah user = 832

Rate transmisi maks = 48.6 kbps

ET-5005, Sistem Komunikasi Selular

Signal and Interference Reception Scenario in CDMA Reverse Link


40/45

Dasistel40

Different Cell Size

CDMA Radio Network Design

Signal and Interference Reception Scenario in CDMA Reverse Link


41/45

Dasistel41

Base

station

Feedline loss

3 dB

43 dBm

40 dBm

Sector : 55~57 dBm

Omni : 51 dBmAntenna Gain

Sector : 15 ~17dBiOmni : 11 dBi MAPL

(Maximum Allowable Path Loss)

Morphology BTS type MAPL outdoor In-building Penetration

Margin

Dense Urban

CBDSector 121.7~123.7 dB -67.3 dBm -92.3 dBm 25 dB

Metro Urban Sector 126.7~128.7 dB -72.3 dBm -92.3 dBm 20 dB

SuburbanSector

Omni

131.7~133.7 dB

129.1 dB

-77.3 dBm

-78.7 dBm

-92.3 dBm

-93.7 dBm15 dB

Rural & HwySector

Omni

136.7~138.7 dB

134.1 dB

-82.3 dBm

-83.7 dBm

-92.3 dBm

-93.7 dBm10 dB

Forward Link Budget

CDMA Radio Network Design


42/45

Dasistel42

MediumMultipath fading

Mobi le Radio Environment

Obstructions / Shadowing / Non Line-of-Sight

=> Excess attenuation or path loss

Scattering / Multi-path

=> Signal strength fluctuates in space

Motion

=> Signal strength fluctuates in time

. PATH LOSS

. SHADOWING

. FAST FADING

. DELAY SPREAD

. DOPPLER SHIFT

< ISSUES >

M h l A i t


43/45

Morphology Assignment

Dasistel43

Dense urban

Urban

Suburban

Rural

S f d ff G i


44/45

Soft Handoff Gain

Dasistel44

Backhaul Backhaul

cell 1 cell 2

Transcoder and Air termination Bank(XAB)

Vocoder

Selector

(Selects best voice frame)


45/45

12. Sistem Komunikasi Bergerak

Documents

Transcript of 12. Sistem Komunikasi Bergerak