Modul#6 Kanal

50
Modul : 06 PT3733 TEKNOLOGI JARINGAN NIRKABEL PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06 Konsep Kanal Fisik dan Logik pada GSM Program Studi D3 Teknik Switching dan Jaringan Jurusan Teknik Elektro –Institut Teknologi Telkom BANDUNG, 2008

Transcript of Modul#6 Kanal

Page 1: Modul#6 Kanal

Modul : 06

PT3733TEKNOLOGI JARINGAN NIRKABEL

Konsep Kanal Fisik dan Logik pada GSM

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Modul : 06

PT3733TEKNOLOGI JARINGAN NIRKABEL

Konsep Kanal Fisik dan Logik pada GSM

Program Studi D3 Teknik Switching dan JaringanJurusan Teknik Elektro –Institut Teknologi Telkom

BANDUNG, 2008

Page 2: Modul#6 Kanal

I.1. Interface pada GSM

MSC Transcoder BSC

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

MSC Transcoder BSC

BTS

A Interface AterInterface

AbisInterface

Page 3: Modul#6 Kanal

Iu Interface pada GSM

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Page 4: Modul#6 Kanal

SPESIFIKASI AIR INTERFACE GSMSPESIFIKASI AIR INTERFACE GSMBand frekuensi : Uplink 890 MHz – 915 MHz

Downlink 935 MHz – 960 MHzDuplex spacing : 45 MHzCarrier spacing : 200 KHzModulasi : GMSKTransmision Rate : 270 KbpsMetode Akses : FDMA – TDMABasic Duplexing : FDDSpeech Coder : RPE LPC 13 Kbps

- Channel Coding- Interleaving- Frequency Hopping- Adaptive equalization

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Band frekuensi : Uplink 890 MHz – 915 MHzDownlink 935 MHz – 960 MHz

Duplex spacing : 45 MHzCarrier spacing : 200 KHzModulasi : GMSKTransmision Rate : 270 KbpsMetode Akses : FDMA – TDMABasic Duplexing : FDDSpeech Coder : RPE LPC 13 Kbps

- Channel Coding- Interleaving- Frequency Hopping- Adaptive equalization

Page 5: Modul#6 Kanal

MobileStation

Air interface

air interface distandarkan !, pada GSM adalah sebagai

berikut :-TDMA structure 8 timeslot per

RF carrier-0.577 ms per-timeslot

-interval frame = 8 timeslot =4.615 ms

-modulation scheme GMSKBT=0.3

-slow frequency hopping (217hops/s)

-dll

Standarisasi GSM

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

BaseStation

MobileStation

Network

air interface distandarkan !, pada GSM adalah sebagai

berikut :-TDMA structure 8 timeslot per

RF carrier-0.577 ms per-timeslot

-interval frame = 8 timeslot =4.615 ms

-modulation scheme GMSKBT=0.3

-slow frequency hopping (217hops/s)

-dll

vendor bebasmengembangkanhandset dgnkeunggulan masing-masing, sepanjangbisa berkomunikasimelalui interface yangsudah distandarkan

vendor bebasmengembangkansubsystem, misalkanmeningkatkansensitivitas dansebagainya

Page 6: Modul#6 Kanal

ALOKASI KANAL GSM

890 915 MHzUplink

MS Transmit Band

935 960 MHzDownlink

BTS Transmit Band

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

200 kHz

CH 1 CH 2CH 124

200 kHz

CH 1 CH 2CH 124

Page 7: Modul#6 Kanal

ALOKASI KANAL OPERATOR GSM PERTAMA KALIALOKASI KANAL OPERATOR GSM PERTAMA KALIDI INDONESIADI INDONESIA

SATELINDO : 890 – 900 MHz (10 MHz)

TELKOMSEL : 900 – 907 MHz (7.5 MHz)

EXCELCOMINDO : 907.5 – 915 MHz (7.5 MHz)

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

SATELINDO : 890 – 900 MHz (10 MHz)

TELKOMSEL : 900 – 907 MHz (7.5 MHz)

EXCELCOMINDO : 907.5 – 915 MHz (7.5 MHz)

Page 8: Modul#6 Kanal

Frequency Used GSM

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Page 9: Modul#6 Kanal

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Page 10: Modul#6 Kanal

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Page 11: Modul#6 Kanal

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Page 12: Modul#6 Kanal

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Page 13: Modul#6 Kanal

Struktur Air Interface pada GSM

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Page 14: Modul#6 Kanal

I.2. GSM Protocol Stacks

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Page 15: Modul#6 Kanal

I.3. GSM & GPRS Radio Interface

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Page 16: Modul#6 Kanal

Struktruk Frame GSM

5049210

1 multiframe for signalling51 TDMA frame = 235.38 ms

2524210

1 multiframe for speech/data26 TDMA frame = 120 ms

8 TS = 1 TDMA frame = 4.615 ms

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

0 1 2 3 4 5 6 7

8 TS = 1 TDMA frame = 4.615 ms

BURST = Contents of Time Slot

1 TS

156.25 bit = 576.88 s( 1 bit = 3.692 s )

Page 17: Modul#6 Kanal

I.4. Struktur Frame GSM

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Page 18: Modul#6 Kanal

Hierarchy Frame in GSM

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Page 19: Modul#6 Kanal

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Page 20: Modul#6 Kanal

51 & 26 Multiframe

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Page 21: Modul#6 Kanal

Channel Configuration

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Page 22: Modul#6 Kanal

GSM Burst Structure

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Page 23: Modul#6 Kanal

BURSTMerupakan format informasi yangditransmisikan selama satu time slot TDMA.Macam-macam BURTS :1. Normal Burst2. Frequency Correction Burst3. Synchronization Burst4. Access Burst5. Dummy Burst

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Merupakan format informasi yangditransmisikan selama satu time slot TDMA.Macam-macam BURTS :1. Normal Burst2. Frequency Correction Burst3. Synchronization Burst4. Access Burst5. Dummy Burst

Page 24: Modul#6 Kanal

Normal Burst

Membawa seluruh Logical Channel yangmeliputi :TCH, SDCCH, BCCH, PCH, AGCH,SACCH, dan FACCH

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Membawa seluruh Logical Channel yangmeliputi :TCH, SDCCH, BCCH, PCH, AGCH,SACCH, dan FACCH

Page 25: Modul#6 Kanal

Frequency Correction Burst

• Memancarkan FCCH• Berisi unmodulated carrier berupa

gelombang sinus murni• Berisi bit-bit yang seluruhnya berpolarisasi

‘0’

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

• Memancarkan FCCH• Berisi unmodulated carrier berupa

gelombang sinus murni• Berisi bit-bit yang seluruhnya berpolarisasi

‘0’

Page 26: Modul#6 Kanal

Synchronisation Burst

• Memancarkan SCH• Berisi nomor frame TDMA• Membawa Base Station Identification

Code (BSIC)

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

• Memancarkan SCH• Berisi nomor frame TDMA• Membawa Base Station Identification

Code (BSIC)

Page 27: Modul#6 Kanal

Dummy Burst

• Merupakan bit-bit tambahan• Tidak berisi informasi apapun• Formatnya sama dengan format pada

Normal Burst

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

• Merupakan bit-bit tambahan• Tidak berisi informasi apapun• Formatnya sama dengan format pada

Normal Burst

Page 28: Modul#6 Kanal

Access Burst

• Memancarkan RACH arah uplink• Timing Advance (TA) untuk mengukur

jarak antara MS yang dipakai untukmenentukan Time Delay

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

• Memancarkan RACH arah uplink• Timing Advance (TA) untuk mengukur

jarak antara MS yang dipakai untukmenentukan Time Delay

Page 29: Modul#6 Kanal

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Page 30: Modul#6 Kanal

Timing Advance Control

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Page 31: Modul#6 Kanal

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Page 32: Modul#6 Kanal

I.5. Konsep kanal pada GSMKanal terdiri dari dua jenis :

1. Kanal fisik:• Satu TimeSlot(TS) frameTDMA

merupakan satu kanal fisik• Setiap carrier RF terdiri dari 8

TS(CH 0 – 7)

2. Kanal Logic: Kanal Trafik (TCH) dapat

membawa suara atau datauntuk layanan komunikasi.TCH dibagi dua jenis, fullrate channel dengan Bitrate 13 Kbps dan half ratechannel dengan kecepatanbit 6,5 Kbps

Kanal Kontrol digunakanuntuk keperluan signalling

Kanal logik ditumpangkanpada kanal fisik

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Kanal terdiri dari dua jenis :1. Kanal fisik:

• Satu TimeSlot(TS) frameTDMAmerupakan satu kanal fisik

• Setiap carrier RF terdiri dari 8TS(CH 0 – 7)

2. Kanal Logic: Kanal Trafik (TCH) dapat

membawa suara atau datauntuk layanan komunikasi.TCH dibagi dua jenis, fullrate channel dengan Bitrate 13 Kbps dan half ratechannel dengan kecepatanbit 6,5 Kbps

Kanal Kontrol digunakanuntuk keperluan signalling

Kanal logik ditumpangkanpada kanal fisik

Page 33: Modul#6 Kanal

Istilah kanal (channel) dalam sistem komunikasibergerak seluler, memiliki 2 (dua) pengertian :

Kanal Fisik Kanal Logic

lebar pita tertentu, denganrate tertentu yang disediakanuntuk mengirim informasi(suara atau data) maupuninformasi kontrol

Adalah tipe data yang dilewatkanpada kanal fisik. Boleh berupadata trafik, maupun data kontroldan signalling

Istilah Kanal pada sistem Cellular

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

lebar pita tertentu, denganrate tertentu yang disediakanuntuk mengirim informasi(suara atau data) maupuninformasi kontrol

Adalah tipe data yang dilewatkanpada kanal fisik. Boleh berupadata trafik, maupun data kontroldan signalling

Kasus di GSM, kanal fisik ituadalah 8 time slot yangdisediakan tiap ARFCNselebar 200 kHz

Kanal Logik :- Membawa kanal trafik dan kontrol- Kanal logik yang berbeda digunakan

untuk tugas khusus yang berbeda- Informasi yang ditransmisikan kanal

logik tergantung dari tugas khususyang dimilikinya

Page 34: Modul#6 Kanal

TCH CCH CBCH

TCH/F TCH/HData orSpeech

Keluarga Kanal Logic pada GSMcontrol channel

traffic channel cell broadcast channel

Pengkanalan Pada GSM

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

BCH CCCH DCCH

FCCH PCH AGCH ACCH SDCCHSCH BCCH

Mobile transmitsBase station transmitsBoth transmit

RACH

Page 35: Modul#6 Kanal

CCH

BCH CCCH DCCH

control channel

broadcast

Control ChannelKanal logik yang digunakan untuk manajemen komunikasi, manajemenmobilitas, dan manajemen resource (koreksi frekuensi dan sinkronisasi)

common control dedicated control

Pengkanalan Pada GSM

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

BCH CCCH DCCH

FCCH PCH AGCH RACH ACCH SDCCHSCH BCCH

FCCH frequency correction channelSCH sincronization channelBCCH broadcast control channelPCH paging channelAGCH access grant channelRACH random access channel

SACCH FACCH

ACCH associated control channelSACCH slow associated control channelFACCH fast associated control channelSDCCH stand alone control channel

Page 36: Modul#6 Kanal

Logical Channel

Dibagi menjadi 2 group :1. Traffic Channel2. Control Channel

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Page 37: Modul#6 Kanal

Traffic Channel

Terdapat 2 jenis yaitu :1. Half Rate Channel dengan bit rate 6,5 kb/s2. Full Rate Channel dengan bit rate 13 kb/s

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Page 38: Modul#6 Kanal

Control ChannelTerbagi kedalam 3 kelompok besar yaitu :1. Broadcast Channel (BCH), bersifat

diarahkan ke semua MS.2. Common Control Channel (CCH), bersifat

dipergunakan bersamaan oleh MS3. Dedicated Control Channel (DCCH),

bersifat dipergunakan oleh MS yang sudahditentukan ( sudah ditentukan utkpelanggan tertentu )

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Terbagi kedalam 3 kelompok besar yaitu :1. Broadcast Channel (BCH), bersifat

diarahkan ke semua MS.2. Common Control Channel (CCH), bersifat

dipergunakan bersamaan oleh MS3. Dedicated Control Channel (DCCH),

bersifat dipergunakan oleh MS yang sudahditentukan ( sudah ditentukan utkpelanggan tertentu )

Page 39: Modul#6 Kanal

Kanal Kontrol BCHBroadcast Control Channel (BCH) Terdiri dari Broadcast ControlChannel (BCCH), FCCH ( Frequency Correction

Channel), SCH (Syncronisation Channel)

FCCH ( Frequency Correction Channel) Arah downlink Point to Multipoint Sinkronisasi frekuensi MS (MS Freq Synchronization) untuk menyamakan frek MS

pada frek BTS. Gelombang sinus

SCH (Syncronisation Channel) Arah downlink Point to Multipoint TDMA frame structure ( untuk sinkronisasi frame) Info BSIC (Base Station Identity Code)

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Broadcast Control Channel (BCH) Terdiri dari Broadcast ControlChannel (BCCH), FCCH ( Frequency Correction

Channel), SCH (Syncronisation Channel)

FCCH ( Frequency Correction Channel) Arah downlink Point to Multipoint Sinkronisasi frekuensi MS (MS Freq Synchronization) untuk menyamakan frek MS

pada frek BTS. Gelombang sinus

SCH (Syncronisation Channel) Arah downlink Point to Multipoint TDMA frame structure ( untuk sinkronisasi frame) Info BSIC (Base Station Identity Code)

Page 40: Modul#6 Kanal

Kanal Logik BCHBCCH ( Broadcast Control Channel ) Arah downlink Point to Multipoint Informasi LAI (Location Area Identity) Informasi power output maksimum MS Informasi BCCH carrier sel yang berdekatan, untuk mengetahui

frek tetangga untuk keperluan Handover

FCCH , SCH dan BCCH dipancarkan secaraterus menerus

Pembacaan FCCH, BCCH, dan SCH harusdilakukan tiap kali MS pindah sel

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

BCCH ( Broadcast Control Channel ) Arah downlink Point to Multipoint Informasi LAI (Location Area Identity) Informasi power output maksimum MS Informasi BCCH carrier sel yang berdekatan, untuk mengetahui

frek tetangga untuk keperluan Handover

FCCH , SCH dan BCCH dipancarkan secaraterus menerus

Pembacaan FCCH, BCCH, dan SCH harusdilakukan tiap kali MS pindah sel

Page 41: Modul#6 Kanal

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Page 42: Modul#6 Kanal

CCCH

PCH AGCH RACH

Control Channel … cont’d

common control channel

D

- membawa informasi signalling yangdiperlukan untuk fungsi manajemen akses

- untuk membangun koneksi antara MS danBS sebelum penempatan MS ke DCCH(dedicated control channel)

D U

U/D

Pengkanalan Pada GSM

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

PCH AGCH RACHD

- paging channel- untuk memanggil MS

- access grant channel- untuk penempatan MS

pada DCCH tertentu

D U

- random accesschannel

- permintaan dariMS untukmendapatkanDCCH tertentu

- ditransmisikandengan randomaccess burst

Page 43: Modul#6 Kanal

Kanal Logik CCCHCommon Control Channel (CCCH)

PCH ( Paging Channel ) Arah downlink Point to Multipoint Paging message ( IMSI/TMSI ) Test system ( yang mana yang ada, kalau ada IMSI menggunakan IMSI,

kalau ada TMSI menpergunakan TMSI )

RACH ( Random Access Channel ) Uplink Point to Point ( harus tahu ID User ) MS call set up, untuk minta kanal dipergunakan utk kanal signaling dan authentikasi

AGCH ( Access Grant Channel ) Downlink Jawaban dari RACH Point to Point Menyediakan kanal signalling (SDCCH)

PCH, RACH dan AGCH dipancarkan tergantung permintaanPT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Common Control Channel (CCCH)

PCH ( Paging Channel ) Arah downlink Point to Multipoint Paging message ( IMSI/TMSI ) Test system ( yang mana yang ada, kalau ada IMSI menggunakan IMSI,

kalau ada TMSI menpergunakan TMSI )

RACH ( Random Access Channel ) Uplink Point to Point ( harus tahu ID User ) MS call set up, untuk minta kanal dipergunakan utk kanal signaling dan authentikasi

AGCH ( Access Grant Channel ) Downlink Jawaban dari RACH Point to Point Menyediakan kanal signalling (SDCCH)

PCH, RACH dan AGCH dipancarkan tergantung permintaan

Page 44: Modul#6 Kanal

Control Channel … cont’d

DCCH

ACCH SDCCH

- DCCH digunakan untuk signalling dankontrol setelah pembangunan hubungan

dedicated control channel

associated controlchannel

stand alone dedicatedcontrol channel

SACCH FACCH- untuk authentikasi- location update- digunakan sebelum

alokasi pada TCHtertentu

- untuk informasipenempatan pada TCH

- independen, tidakdihubungkan pada TCH

U/D

U/D

U/D U/D

U/D

Pengkanalan Pada GSM

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

SACCH FACCH

- slow access grantchannel

- selalu dikaitkandengan TCH atauSDCCH

- digunakan untukmembawa informasiyang bersifat umum

- fast access grantchannel

- digunakan untukhandover

- untuk authentikasi- location update- digunakan sebelum

alokasi pada TCHtertentu

- untuk informasipenempatan pada TCH

- independen, tidakdihubungkan pada TCH

U/D U/D

Page 45: Modul#6 Kanal

Kanal Logik DCCHDedicated Control Channel ( DCCH )

SDCCH ( Stand Alone Dedicated Control Channel ) Arah downlink dan uplink Point to Point Call set up Authentication Location Updating Kirim Short message dan Cell Broadcast (ditujukan untuk semua

user yang berada pada cell tersebut) Menyediakan TCH

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Dedicated Control Channel ( DCCH )

SDCCH ( Stand Alone Dedicated Control Channel ) Arah downlink dan uplink Point to Point Call set up Authentication Location Updating Kirim Short message dan Cell Broadcast (ditujukan untuk semua

user yang berada pada cell tersebut) Menyediakan TCH

Page 46: Modul#6 Kanal

Kanal Logik DCCHDedicated Control Channel ( DCCH )

SACCH ( Slow Associated Control Channel ) Downlink dan uplink Point to Point Uplink : MS measurement data Trafik voice mode ( Dengan adanya Burst, sehingga ada waktu kosong

yang dipergunakan oleh SACCH ) Downlink :

MS power output Timing advanced

FACCH ( Fast Associated Control Channel ) Downlink dan uplink Point to Point Digunakan pada waktu Handover,menggunakan kanal trafik yang kosong Stealing mode ( pengganti sementara TCH, mencari 1 kanal suara

digunakan untuk permintaan handover)Pada saat HO, TCH digantikan dengan FACCH untuk meminta HO

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Dedicated Control Channel ( DCCH )

SACCH ( Slow Associated Control Channel ) Downlink dan uplink Point to Point Uplink : MS measurement data Trafik voice mode ( Dengan adanya Burst, sehingga ada waktu kosong

yang dipergunakan oleh SACCH ) Downlink :

MS power output Timing advanced

FACCH ( Fast Associated Control Channel ) Downlink dan uplink Point to Point Digunakan pada waktu Handover,menggunakan kanal trafik yang kosong Stealing mode ( pengganti sementara TCH, mencari 1 kanal suara

digunakan untuk permintaan handover)Pada saat HO, TCH digantikan dengan FACCH untuk meminta HO

Page 47: Modul#6 Kanal

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Page 48: Modul#6 Kanal

Mapping GSM Logical Channel onto Physical Channel

Kanal logik GSM harus dipetakan ke kanal fisik, artinya : informasi padakanal logik harus ditempatkan pada kanal fisik dengan format bursttertentu untuk ditransmisikan

Logical Channel Mapping Analogy...Tipe burst pada kanal fisik dapat dianalogikan sebagai ‘tipe gerbong’pada rangkaian kereta api. Orang makan malam berada pada gerbongrestorasi. Demikian pula pada kanal logik, penempatan kanal logikapada ‘gerbong’ burst tergantung dari fungsi kanal logik tersebut besertasifat-sifat fisisnya.

Studi Kasus : Pengkanalan Pada GSM

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Tipe burst pada kanal fisik dapat dianalogikan sebagai ‘tipe gerbong’pada rangkaian kereta api. Orang makan malam berada pada gerbongrestorasi. Demikian pula pada kanal logik, penempatan kanal logikapada ‘gerbong’ burst tergantung dari fungsi kanal logik tersebut besertasifat-sifat fisisnya.

SynchronizationChannel

FrequencyCorrectionChannelDedicated

ControlChannels

TrafficChannel

Page 49: Modul#6 Kanal

AnalogiSynchronization

Channel

FrequencyCorrectionChannelDedicated

ControlChannels

TrafficChannel

Studi Kasus : Pengkanalan Pada GSM

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

Kanal RF selebar 200 kHz Rel keretaKanal Logic Isi gerbong kereta

Kanal Fisik ( TimeSlot) Gerbong keretaBurst Tipe/jenis gerbong

Kasus analogi di GSM

Page 50: Modul#6 Kanal

512 513 514 808 809 810

299 200kHz Radio Channels

FDMA

FDDFor GSM 1900...

U D

60 MHz 60 MHzGSM Duplexing and Multiplexing Techniques...

ARFCNNumbers

Studi Kasus : Pengkanalan Pada GSM

PT3163-TekJarNirKab-MODUL:06

0 1 2 5 6 7

8 0.57ms Time Slots

3 4TDMA{

Burst - Transmission Quantum in GSM

1 Frame

Frame Train onFrequency Track…an analogy