Umts
-
Upload
ari-sadewa -
Category
Documents
-
view
72 -
download
1
description
Transcript of Umts
BAB VI
UMTS
UNIVERSAL MOBILE TELECOMMUNICATION SERVICE
6.1 Pengertian UMTS
UMTS (Universal Mobile Telecommunication Service) merupakan lanjutan
teknologi dari GSM/GPRS/EDGE yang merupakan standard telekomunikasi generasi
ketiga (3G) dimana salah satu tujuan utamanya adalah untuk memberikan kecepatan
akses data yang lebih tinggi dibandingkan dengan GRPS dan EDGE. UMTS adalah
salah satu teknologi seluler pada generasi ketiga yang menggunakan teknologi
WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) sebagai interfacenya. UMTS
dikembangkan oleh IMT-2000 yang merupakan bagian dari program ITU.
6.2 Spesifikasi UMTS
Spesifikasi UMTS dapat dilihat pada tabel dibawah ini.
SPESIFIKASI UMTS
Metode Duplex FDD/TDD
Frekuensi Operasi FDD :
UPLINK 1920-1980 MHz
DOWNLINK 2110-2170 MHz
TDD :
1900 – 1920 MHz
2010 – 2025 MHz
Bandwidth 5MHz
Multiple Access WCDMA
Modulasi Uplink : BPSK Downlink : QPSK
Switching Circuit Switch / Packet Switch
Layanan Voice, SMS, Data, MMS, Video
Call, Video Streaming
6.3 Spread Spektrum
Spread Sprectrum adalah suatu teknik modulasi digital dimana sinyal yang
sudah termodulasi dimodulasikan kembali. Spread spectrum dapat dikatakan sebagai
teknologi spektral tersebar yang dirancang untuk melawan jamming dengan
memperbesar lebar pita frekuensi. Teknik spread spectrum sendiri terdiri dari 2 jenis
yaitu Direct Sequence dan Time Division. Sistem telekomunikasi WCDMA sendiri
menggunakan tipe spread spectrum direct sequence yang memiliki ciri khas
penebaran spektral sinyal yang kemudian ditransmisikan secara langsung.
Hal lain yang menjadi ciri khas dari Spread spectrum yang digunakan pada
sistem WCDMA adalah kode spreading sequence yang diterapkan. Kode yang
diterapkan baik pada sisi transmit maupun receive sistem WCDMA adalah
Orthogonal Variable Spreading Function (OVSF) yang memiliki factor spreading 256
untuk uplink dan 512 untuk downlink. Kecepatan dari kode spreading pada WCDMA
(begitu pula pada CDMA) disebut Chip Rate. Besarnya chip rate pada WCDMA
adalah 3,84 Mcps Factor spreading pada sistem WCDMA bervariasi dari 4 sampai
dengan 512. Faktor spreading diasumsikan sebagai perbandingan antara Chip rate
dengan Data rate.
6.4 Multiple Access
Dalam sistem telekomunikasi WCDMA, teknik multiple access yang
digunakan adalah Code Divison Multiple Access. Pada teknik multiple access ini,
setiap user menggunakan resource frekuensi dan waktu yang sama namun dibedakan
oleh kode masing – masing yang unik. Hal ini lah yang memungkinkan WCDMA
memiliki kecepatan transmisi data yang jauh lebih tinggi dari pada GSM. Di samping
itu, kelebihan dari WCDMA adalah kapasitas pengguna yang dapat dilayani pada
suatu cell sifatnya lebih fleksible dan dapat diatur. Hal ini dapat dilakukan juga karena
sistem multiple akses CDMA. Antara pengguna satu dengan pengguna lain akan
berperan sebagai noise bagi sesamanya. Kapasitas dapat diatur berdasarkan level
kualitas yang dimungkinkan atau yang dikehendaki dalam suatu cell. Semakin tinggi
kualitas layanan yang ditetapkan pada suatu cell maka kapasitas pengguna pun
berkurang, begitu juga sebaliknya jika kualitas layanan dikurangi, maka kapasitas
pengguna pada suatu cell akan meningkat
6.5 Arsitektur UMTS
6.5.1 Evolusi UMTS – ETSI/3GPP
Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) adalah
teknology telekomunikasi generasi ke-3 (3G) yang diperkenalkan oleh
European Telecommunication Standards Institute (ETSI). Pada awalnya
sistem UMTS hanya digunakan di Eropa. Diluar eropa teknologi ini dikenal
dengan Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA). Di Amerika
Utara, pengembangan teknologi nirkabel 3G diinisiasi oleh
Telecommunication Industry Association (TIA) USA, dengan sistem
cdma2000.
Untuk mengantisipasi rekomendasi ITU IMT-2000, ETSI bersama-
sama dengan ARIB/TTC Jepang, CCSA China, ATIS USA dan TTA Korea
Selatan pada bulan Desember 1998 membentuk sebuah konsorsium
pengembangan dan standardisasi yang di kenal dengan 3rd Generation
Partnership Project (3GPP). 3GPP melakukan pengembangan standardisasi
untuk teknologi radio, core network dan arsitektur layanan.
Standardisasi 3GPP dikenal dengan istilah 3GPP Release. Evolusi
perkembangan nya dikenal dengan 4G-E.
6.5.2 3GPP Release 99 - UMTS
Standardisasi pertama dari 3GPP adalah Release 98 yang berisi
deskripsi pra-3G yang berbasis teknologi dan jaringan GSM. Release 99
diperkenalkan tahun 2000 yang berisi spesifikasi awal jaringan UMTS
dengan air interface berbasis Wideband CDMA. Radio Access Technology
(RAT) dibangun diatas jaringan GSM eksisting dan beroperasi pada spektrum
frekuensi 2100 MHz. Mengingat harga lisensi spektrum yang sangat mahal,
yang sangat memberatkan banyak operator mobile Eropa, akhirnya otoritas
regulasi membuka akses penggunaan spektrum frekuensi bersama. Sehingga
UMTS juga beroperasi di sprektrum 900/1900 MHz berdampingan dengan
GSM 2G. Dengan RAT berbasis GSM, maka jaringan awal UMTS masih
bersifat connection oriented circuit switch.
Gambar 6.1 Arsitektur 3GPP Release 99
6.5.3 3GPP Release 4 – UTRA, all-IP UMTS
Release 4 dikeluarkan pada tahun 2001 dan dikenal juga sebagai
Release 2000. Pada release ini spesifikasi UMTS berbasis packet switch
diperkenalkan. Selain itu, spesifikasi jaringan IP (all-IP) untuk UMTS juga
ditetapkan. Dalam release ini Radio Access Network (UMTS) untuk UMTS
ditetapkan sebagai UMTSTerrestrial Radio Access (UTRA).
Gambar 6.2 Arsitektur 3GPP Release 4
6.5.4 Fungsi Elemen Arsitektur UMTS
a. UE (User Equipment)
User Equipment merupakan perangkat yang digunakan oleh pelanggan untuk
dapat memperoleh layanan komunikasi bergerak. UE dilengkapi dengan smart card
yang dikenal dengan nama USIM (UMTS Subscriber Identity Module) yang berisi
nomor identitas pelanggan dan juga algoritma security untuk keamanan seperti
authentication algorithm dan algoritma enkripsi. Selain terdapat USIM, UE juga
dilengkapi dengan ME (Mobile Equipment) yang berfungsi sebagai terminal radio
yang digunakan untuk komunikasi lewat radio.
b. UTRAN (UMTS Terresterial Radio Access Network)
Jaringan akses radio menyediakan koneksi antara terminal mobile dan Core
Network. Dalam UMTS jaringan akses dinamakan UTRAN (Access Universal Radio
electric Terrestrial). UTRA mode UTRAN terdiri dari satu atau lebih Jaringan Sub-
Sistem Radio (RNS). Sebuah RNS merupakan suatu sub-jaringan dalam UTRAN dan
terdiri dari Radio Network Controller (RNC) dan satu atau lebih Node B. RNS
dihubungkan antar RNC melalui suatu Iur Interface dan Node B dihubungkan dengan
satu Iub Interface.
Di dalam UTRAN terdapat beberapa elemen jaringan yang baru dibandingkan dengan
teknologi 2G yang ada saat ini, di antaranya adalah Node-B dan RNC (Radio Network
Controller).
1. RNC (Radio Network Controller)
RNC bertanggung jawab mengontrol radio resources pada UTRAN yang
membawahi beberapa Node-B, menghubungkan CN (Core Network) 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 :
spreading, de-spreading, modulasi, demodulasi dan lain-lain. Node-B juga melakukan
beberapa operasi RRM (Radio Resouce Management), seperti handover dan power
control.
c. CN (Core Network)
Jaringan Lokal (Core Network) menggabungkan fungsi kecerdasan dan
transport. Core Network ini mendukung pensinyalan dan transport informasi dari
trafik, termasuk peringanan beban trafik. Fungsi-fungsi kecerdasan yang terdapat
langsung seperti logika dan dengan adanya keuntungan fasilitas kendali dari layanan
melalui antarmuka yang terdefinisi jelas; yang juga pengaturan mobilitas. Dengan
melewati inti jaringan, UMTS juga dihubungkan dengan jaringan telekomunikasi lain,
jadi sangat memungkinkan tidak hanya antara pengguna UMTS mobile, tetapi juga
dengan jaringan yang lain.
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. Data-
data 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 GPRS.
Fungsi SGSN adalah sebagai berikut :
a. Mengantarkan paket data ke MS.
b. Update pelanggan ke HLR.
c. Registrasi pelanggan baru.
5. GGSN ( Gateway GPRS Support Node )
GGSN berfungsi sebagai gerbang penghubung dari jaringan GPRS ke jaringan
paket data standard (PDN). GGSN berfungsi dalam menyediakan fasilitas
internetworking dengan eksternal packet-switch network dan dihubungkan dengan
SGSN via Internet Protokol (IP). GGSN akan berperan antarmuka logik bagi PDN,
dimana GGSN akan memancarkan dan menerima paket data dari SGSN atau PDN.
Selain itu juga terdapat beberapa interface baru, seperti : Uu, Iu, Iub, Iur. Antara UE
dan UTRAN terdapat interface Uu. Di dalam UTRAN terdapat interface Iub yang
01
11
10
00
Uplink Downlink
menghubungkan Node-B dan RNC, Interface Iur yang menghubungkan antar RNC,
sedangkan UTRAN dan CN dihubungkan oleh interface Iu.
6.6 Modulasi
Pada WCDMA, teknik modulasinya dibedakan antara uplink dan downlink.
Pada sisi uplink, tipe modulasi yang digunakan adalah BPSK (Binary Phase Shift
Keying) sedangkan pada sisi downlink menggunakan QPSK( Quadrature Phase Shift
Keying).
BPSK atau Binary Phase Shift Keying adalah suatu teknik modulasi dimaa
fase dari sinyal carrier diubah-ubah diantara 2 nilai yang sesuai dengan 2 sinyal yang
mewakili biner 1 dan 0 dengan beda fase keduanya sebesar 180o. Sedangkan QPSK
adalah teknik modulasi yang memiliki empat titik pada diagram konstelasinya. Dalam
teknik modulasi, QPSK dapat mengkodekan 2 bit per simbol atau dengan kata lain
setiap simbol dapat mewakili sekaligus.
Gambar 6.3 Diagram Konstelasi
BPSK (kiri) dan QPSK (kanan)
6.7 Frame Burst FDD TDD
WCDMA mendukung operasi dua mode dasar: Frequency Division Duplex
(FDD) dan Time Division Duplex (TDD). Pada mode FDD, frekuensi-frekuensi
carrier dipisah 5 MHz untuk penggunaan uplink dan downlink masing-masing,
sedangkan pada mode TDD hanya satu frekuensi 5 MHz dengan waktu yang dipakai
1 0
bergantian (time-shared) antara uplink dan downlink. Dengan uplink sebagai koneksi
dari mobile user ke arah base station, dan downlink sebagai koneksi dari base station
ke arah mobile.
Struktur frame WCDMA dapat digambarkan sebagai berikut:
Gambar 6.4 UMTS FDD Frame (kiri) dan TDD frame (kanan)
6.8 Bandwidth
Infrastruktur WCDMA mampu mendukung user dengan data rate tinggi,
mendukung operasi yang bersifat asinkron, bandwidthnya secara keseluruhan 5 MHz
dan didesain untuk dapat berdampingan dengan sistem GSM. Sehingga sistem ini
didesain dengan karakteristik tertentu dengan parameter-parameter sebagai berikut:
1. WCDMA merupakan suatu sistem wideband Direct-Sequence Code Division
Multiple Access (DS-CDMA), dalam penjelasannya bit-bit informasi ditebar pada
sebuah wide bandwidth dengan cara perkalian antara data user dengan bit-bit
quadsi-random (disebut chip-chip) yang berasal dari kode-kode spreading
CDMA.
2. Chip rate dengan nilai 3.84 Mcps memandu sinyal user pada sebuah carrier
bandwidth yaitu kira-kira 5 MHz. Sistem DS-CDMA biasanya yang dipakai
sebelumnya dengan bandwidth sekitar 1 MHz, seperti pada IS-95, secara umum
digunakan sebagai dasar narrowband pada system CDMA. Sudah menjadi sifat
dari wide carrier bandwidth dari WCDMA mendukung high user data rate.
3. Sistem WCDMA mendukung variabel data rates user yang cukup besar. Data rate
user dijaga konstan selama tiap 10, 20, 40 dan 80 ms frame tergantung kebutuhan
QoSnya. Namun, kapasitas data diantara user-user dapat berubah dari frame to
frame.
6.9 Handover
Handover merupakan sekumpulan algoritma dan prosedur yang menjamin
kelangsungan dari sebuah komunikasi antara UE dan jaringan pada kondisi bergerak.
Pada kondisi bergerak, prosedur tersebut dibutuhkan untuk mempertahankan
connection baik dalam sistem.
6.9.1 Jenis Handover Pada Sistem WCDMA
Ada beberapa jenis handover dalam jaringan WCDMA. Untuk skenario dari
tipe-tipe handover dapat dijelaskan sebagai berikut:
1. Hard Handover (HHO)
Hard Handover adalah kelompok dari prosedur HO dimana semua hubungan
yang lama dilepaskan sebelum hubungan radio yang baru dibentuk atau yang biasa
dikenal dengan istilah break-before-make.
2. Soft Handover (SHO)
Selama proses soft handover, MS terus menerus berkomunikasi dengan dua
sel atau lebih secara bersamaan yang memiliki BS yang berbeda dari RNC yang sama
(intra - RNC) atau RNC yang berbeda (inter - RNC). Semua hubungan yang lama
tidak akan dilepaskan sebelum hubungan radio yang baru terbentuk (make before
break).
3. Softer Handover
Pada kejadian softer handover, MS dikendalikan oleh paling tidak dua sektor
pada satu BS, SHO dan softer HO hanya mungkin terjadi dalam satu frekuensi carrier
dan oleh karena itu, termasuk proses handover intra - frequency.
6.9.2 Penyebab Terjadinya Handover
Handover dapat disebabkan berdasarkan hal-hal sebagai berikut :
1. Penurunan kualitas kanal radio (quality of service).
2. Meminimalisir interferensi radio.
3. Level penerimaan yang semakin lemah.
4. Jarak antara MS dan Node-B.
6.9.3 Penentuan Handover
Penentuan Handover dapat dilakukan melalui tiga cara yang berbeda yaitu
melalui MS (mobile initiated), melalui jaringan (network initiated), dan MS sekaligus
jaringan (mobile assisted).
1. Mobile Initiated :
MS melakukan pengukuran kualitas, memilih BS yang terbaik, dan
tersambung ke BS tersebut, dibantu oleh jaringan. Handover jenis ini biasanya dipicu
oleh kualitas hubungan yang buruk berdasarkan pengukuran MS.
2. Network Initiated :
BS melakukan pengukuran dan melaporkan hasil pengukuran tersebut kepada
RNC dan akan diputuskan apakah akan dilakukan handover atau tidak.
3. Mobile Assisted :
Dalam hal ini jaringan dan MS sama-sama melakukan pengukuran. MS
melaporkan hasil pengukuran dari BS yang terdekat dan jaringan melakukan
keputusan apakah akan melakukan handover atau tidak.
6.9.4 Tahap Prosedur Handover
Tahap-tahap dari proses handover dapat dibagi menjadi 3 yaitu :
1. Tahap Pengukuran (Measurement); dilakukan pengukuran informasi
penting yang dibutuhkan untuk tahap decision.
2. Tahap Keputusan (Decision); hasil pengukuran di bandingkan dengan
threshold yang telah di tetapkan sebelumnya. Kemudian akan diputuskan
apakah akan dilakukan handover atau tidak.
3. Tahap Eksekusi (Execution); proses handover selesai dan parameter
relative diubah berdasarkan jenis handover-nya. Sebagai contoh hubungan
dengan Node-B apakah ditambah atau diputuskan