1 / 70

Modul 6 Cellular Technology Evolution

Modul 6 Cellular Technology Evolution. Mata Kuliah Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009 - 2010. Wireless Communication. Hubungan dari Sentral ke Pelanggan Dilakukan Melalui Radio dan Bukan Kabel. Sarana transmisi selain telepon lewat kabel ( PSTN )

tender
Download Presentation

Modul 6 Cellular Technology Evolution

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Modul 6Cellular Technology Evolution Mata Kuliah Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009 - 2010 Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  2. Wireless Communication Hubungan dari Sentral ke Pelanggan Dilakukan Melalui Radio dan Bukan Kabel • Sarana transmisi selain telepon lewat kabel ( PSTN ) • Mempercepat pelayanan karena tidak tergantung pada instalasi dan maintenance kabel . • Flexibilitas dalam pergerakan dan features yang lebih baik. • Penggunaan kompresi digital mengefektifkan saluran. Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  3. Klasifikasi Wireless Communication Wireless Communication Fixed Wireless Mobile Wireless Non Cellular Cellular Non Cellular Cellular • Contoh • Point-to-point Comm. • Infra Red Comm. • Microwave Comm. Contoh DECT (Digital European Cordless Telephone). • Contoh • Paging System • PAMR (Public Access • Mobile Radio) • Contoh • GSM • CDMA IS-95 • AMPS Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  4. Early Mobile System • Miripdengan broadcasting TV • Sebuah transmitter yang kuatditempatkandilokasi yang tinggiuntukmengcover area yang cukupluas (radius sampai 50 km) • Coverage bagus, tapikapasitasterbatas • Contoh: Bell Mobile System ‘70 max 12 calls pada coverage beberaparibu mil persegi Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  5. Cellular Concept • Menggunakan banyak transmitter dengan power rendah untuk mengcover area tertentu. • Satu area metropolitan dibagi dalam area-area kecil (cell) yang masing-masing dilayani oleh sebuah low power transmitter. • Kapasitas kanal menjadi lebih besar. Secara teoritis menjadi n kali dibandingkan dengan sistem tradisional (di mana n adalah jumlah cell) • Setiap cell (yang berdekatan) menggunakan frekuensi yang berbeda. Penggunaan frekuensi yang sama (frequency reuse) hanya boleh pada dua sel dengan jarak tertentu (untuk menghindari terjadinya interferensi) Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  6. * * * * * * * * * Bentuk Cell Kenyataan sebenarnya Coverage tiap cell berbeda-beda tergantung kondisi areanya Base Transceiver Station (BTS) Ideal Coverage tiap cell berbentuk lingkaran dengan radius yang sama Coverage Fictitious Coverage tiap cell berbentuk segi enam beraturan Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  7. Ukuran Cell • Ukuran cell dapat berbeda-beda tergantung dari daya pancar BTS, yang ditentukan oleh perkiraan banyaknya pengguna telepon di area tersebut. • Di daerah perkotaan (urban) diameter cell bisa jauh di bawah 1 km, sedangkan di luar kota (rural) bisa mencapai radius 35 km. Urban Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  8. Ukuran Cell vsFrekuensi • Karenaredamanterhadapfrekuensirendahrelatiflebihrendahdibandingkandenganterhadapfrekuensitinggi, makapenggunaanfrekuensi yang lebihrendahmemiliki coverage area yang lebihluas. • Frekuensi 450 MHz memberikan coverage area yang lebihluasdibandingkandengan 900 MHz, dengandemikianpenggunaanfrekuensi 450 MHz ideal untuk rural area. • Penggunaanfrekuensi 1800 MHz ideal untuk urban area (ukuran cell kecildenganjumlahpemakai yang padat) 1800 MHz 900 MHz 450 MHz Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  9. Cluster • Kelompok sel yang masing-masing menggunakan frekuensi yang berbeda • Frequency reuse hanya boleh dilakukan pada dua sel dari cluster yang berbeda. BTS Fictitious coverage area Radio coverage area Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  10. Frekuensi • Sistemkomunikasiselulermenggunakanfrekuensipada band 800, 900 dan 1800 MHz dengan bandwidth 25 MHz. • Keterbatasanpenggunaanfrekuensi • Bandwidth ygtersediaterbatas • Power yang rendah • Pengguna yang banyakdantersebar • Frequency re-use • Frekuensi yang samadigunakanlagipadasel yang lain (pada cluster yang berbeda) • Masalahinterferensiantarsel dg frekuensi yang sama (co-channel interference) Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  11. Frequency Reuse j i A A • Sel-sel dengan tanda huruf yang sama menggunakan frekuensi yang sama • Cluster (yang dibatasi dengan garis tebal) dapat dibuat berulang dalam coverage area • Pada gambar di atas • Ukuran cluster (N) = 7. • Jarak frequency reuse ditentukan oleh parameter pergeseran (i,j) Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  12. Co-channel Interference • “Co-channels” adalah sel yang berdekatan dengan frekuensi yang sama • “Co-channel interference” menyebabkan • Voice Channels:  Loss of quality • Control Channels: Dropped calls • Co-channel interference dapat dikurangi dengan menambah jarak antara co-channel • R = radius tiap sel • D = jarak antara titik pusat dua sel co-channel (frequency reuse distance) Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  13. Co-channel distance (D) ditentukan dengan rumus Co-channel (Reuse) Distance Di mana N =jumlah sel dalam satu cluster N = i²+ij+j² i dan j adalah parameter pergeseran (shift parameter) Reuse factor (Q) Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  14. 2 2 2 3 3 3 9 9 9 1 1 1 8 8 8 10 10 10 4 4 4 2 2 2 11 11 11 2 2 2 7 7 7 3 3 3 7 7 7 1 1 1 1 1 1 12 12 12 3 3 3 6 6 6 4 4 4 6 6 6 5 5 5 5 5 5 Ukuran Cluster (N) dan Co-channel Distance N = 3 N = 12 N = 7 Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  15. PSTN Basic Mobile Telephone Service Network Forward link Base Transceiver Station Reverse link Base Transceiver Station Mobile Control Equipment Network Interface Equipment Mobile Operator Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  16. KomponenSistemSeluler • Mobile Telephone Switching Office (MTSO) • Berfungsisebagai Mobile Switching Center (MSC) • Melakukankontroldalammembangunhubunganantarteleponmobilatauantarateleponmobildengan PSTN. • Me-register lokasiteleponmobildalamjaringan • Mengalokasikan radio channel dan BTS bagiteleponmobilketikabergerakdarisatuselkesel yang lain • Dengandatabase, mobile switch dapatmenyimpandanmeng-update informasipelanggandalam volume yang besar • Mobile switch dapatberkomunikasidengan mobile switch lain dalammenentukanlokasiteleponmobil yang sedangroaming • Cell Site • Coverage area dari Base Transceiver Station (BTS) yang berupaperangkat radio dalamsuatusel • Perangkatmeliputi RF Transmitter dan Receiver, Antenna System dan Interface Equipment. • Mobile Subscriber Unit (MSU) • Merupakan Mobile Station (MS) • Terdiridari Control Unit dan Transceiver untukmengirimdanmenerimakedandari Cell Unit Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  17. Base Transceiver Station(BTS) Traffic Channel (voice/data) Microwave Radio Link Signaling Channel (Control) To Mobile Switch Cable Link Mobile Station Base Transceiver Station (BTS) Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  18. Base Transceiver Station • Transceiver = Transmitter (pemancar) dan Reciever (penerima) • BTS memancarkan dan menerima transmisi dengan menggunakan frekuensi yang berbeda • BTS menyediakan dua jenis kanal radio untuk setiap mobile phone • Control Channel • Call set up, handover, dll • Traffic Channel • Menyalurkan trafik percakapan atau data • BTS dihubungkan dengan mobile switch dengan link microwave atau kabel • Dalam sistem seluler analog traffic channel menggunakan modulasi analog (FM), sedangkan signaling (control) channel menggunakan modulasi digital Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  19. Mobile Switching Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  20. Typical Calls (1) • Mobile unit initialization • Scan and select strongest set up control channel • Automatically selected BS antenna of cell • Usually but not always nearest (propagation anomalies) • Handshake to identify user and register location • Scan repeated to allow for movement • Change of cell • Mobile originated call • Check set up channel is free • Monitor forward channel (from BS) and wait for idle • Send number on pre-selected channel • Paging • MTSO attempts to connect to mobile unit • Paging message sent to BSs depending on called mobile number • Paging signal transmitted on set up channel Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  21. Typical Calls (2) • Call accepted • Mobile unit recognizes number on set up channel • Responds to BS which sends response to MTSO • MTSO sets up circuit between calling and called BSs • MTSO selects available traffic channel within cells and notifies BSs • BSs notify mobile unit of channel • Ongoing call • Voice/data exchanged through respective BSs and MTSO • Handoff • Mobile unit moves out of range of cell into range of another cell • Traffic channel changes to one assigned to new BS • Without interruption of service to user Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  22. Other Functions • 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 Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  23. Handover Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  24. Multiple Access Technology • Multiple access technology allows multiple cell phones to use one base station at once. • Technologies • Frequency Division Multiple Access (FDMA) • Pembedaanantarasatukanaldengankanal yang lain dilakukandenganpembedaanfrekuensi • Time Division Multiple Access (TDMA) • Pembedaanantarasatukanaldengankanal yang lain dilakukandenganpembedaanwaktu (time slot) • Code Division Multiple Access (CDMA) • Aksesoleh ms dilakukanpadawaktudanfrekuensi yang sama • Pembedaandilakukanhanyadalampengkodean Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  25. frequency time Frequency Division Multiple Access (FDMA) • Suatumekanismepengiriman data atausinyaldenganmembagichannel berdasarkanfrekuensi • Motivasi: Bandwidth yang tersedia kadang-kadang melebihi bandwidth yang dibutuhkan untuk mengirimkan informasi Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  26. Cara Kerja FDMA • Setiap sinyal yang dikirimkan dimodulasi oleh frekuensi pembawa (carrier) yang berbeda (setiap carrier membentuk satu kanal FDM) • Frekuensi pembawa dipisahkan sedemikian hingga agar setiap kanal tidak overlap (disediakan suatu guard bands antar sinyal) • Kanal dialokasikan walaupun tidak ada daya yang dikirimkan • Contoh: Cable TV Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  27. Keuntungan & Kerugian FDMA • Keuntungan • Sistem sederhana: pengoperasian mudah, peralatan murah, dan terbukti handal • Kerugian • Kurang fleksibel terhadap penambahan/rekonfigurasi kapasitas (perlu banyak komponen yang dimodifikasi) • Kapasitas berkurang drastis dengan bertambahnya carrier  akibat noise intermodulasi Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  28. Time Division Multiple Access (TDMA) • Suatumekanismepengiriman data atausinyaldenganmembagichannel berdasarkantime slot. • Pseudo-synchronous frequency time Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  29. Time Division Multiplexing (TDM) • Channel disebut juga timeslot • Selain channel untuk user, diperlukan juga informasi sinkronisasi agar receiver (demux) dapat menentukan awal dari channel 1 • TDM digunakan pada sistem transmisi berkapasitas besar • Dengan TDM, beberapa user dapat mengakses jaringan pada frekuensi yang sama tetapi pada waktu yang berlainan (bergiliran) • Contoh sistem TDM : PCM frame Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  30. Keuntungan & Kerugian TDMA • Keuntungan • Tiap saat hanya ada satu carrier  tidak ada intermodulasi • Kapasitas lebih besar dibandingkan FDMA • Penalaan mudah karena Tx dan Rx terminal bekerja pada frekuensi yang sama • Bekerja pada sistem digital • Kerugian • Perlu sinkronisasi • Peralatan menjadi lebih rumit dan mahal, tapi hal ini terkompensasi dengan kapasitas yang besar Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  31. Code Division Multiple Access (CDMA) • CDMA adalahteknologiaksesjamakdimanamasing-masing user menggunakan code yang unikdalammengakseskanal yang terdapatdalamsistem. Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  32. Prinsip CDMA • Adalah sejumlah user menggunakan resource band RF yang sama namun setiap user dibedakan dengan menggunakan kode-kode orthogonal. • Standar IS-95 membutuhkan bandwidth lebih kurang 1,25 MHz. • Kinerja sistem CDMA dibatasi oleh interferensi, artinya kapasitas dan kualitas dibatasi oleh daya interferensi yang terjadi pada band RF yang dipakai. • Kapasitas didefinisikan sebagai jumlah user secara simultan yang dapat didukung oleh sistem. • Kualitas adalah BER yang dipersyaratkan dalam melayani user Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  33. Keuntungan & Kerugian CDMA • Keuntungan • Kapasitas lebih besar dibandingkan TDMA • Daya pancar terminal rendah • Handal terhadap interferensi dan jamming • Pengoperasian sederhana • Kerugian • Throughput rendah Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  34. Pemilihan Teknologi Multiple Access • Kompromi antara efisiensi (keuntungan) dengan teknologi/kompleksitas dan investasi • Indikasi umum • Trafik yang kontinyu (telepon, TV, video): FDMA, TDMA, CDMA • Trafik per terminal besar dan jumlah terminal kecil: FDMA • Jumlah akses banyak: TDMA • Komunikasi bergerak dan lingkungan terinterferensi: CDMA Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  35. Mobile Communication Standards • First Generation (1G) • Second Generation (2G) • Evolution of 2G (2.5G) • Third Generation (3G) Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  36. First Generation (1G) • Berbasisteknologi analog • Standar yang berbedadikembangkandiberbagainegara. • Nordic Mobile Telephone (NMT) merupakanstandar 1G pertama yang beroperasipada band 450 MHz, kemudiandisusuldengan 900 MHz (NMT-900) • Beberapastandar 1G yang dikembangkan • Total Access Communication Systems (TACS) in the UK and Ireland • NMT-F and RC 2000 in France • NTT in Japan • Advanced Mobile Phone System (AMPS) in the US • C-450 in South Africa • C-Nets in Germany and Austria • Masalah roaming antarnegara (masalah paling besarmunculdiEropa) Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  37. Second Generation (2G) • Berbasis teknologi digital. Dengan teknologi ini sumberdaya transmisi digunakan dengan efisien, baik dalam pengembangan standar audio, maupun teknologi modulasi digital. • 2G pertama kali dikembangkan sebagai standar bersama yang digunakan di Eropa, yaitu GSM (Global System for Mobile). Sekarang standar ini digunakan di banyak negara Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  38. Other 2G Standards • TDMA IS-136 • Pengembangan dari teknologi analog AMPS. Dinamakan juga Digital AMPS (D-AMPS) • Pertama kali dikembangkan akhir 1991 dengan tujuan utama untuk memproteksi investasi substansial yang telah ditanamkan pada teknologi AMPS. • Digunakan di Amerika Utara • CDMA IS-95 • Memiliki kapasitas yang besar dengan penggunaan seluruh band frekuensi. Tiap kanal menggunakan kode unik melalui teknologi akses CDMA (Code Division Multiple Access). • Korea Selatan merupakan pasar CDMA IS-95 terbesar di dunia • Personal Digital Cellular (PDC) • Merupakan standar digital mobile kedua terbesar • Digunakan di Jepang, di mana standar ini diperkenalkan tahun 1994 • Personal Handyphone System (PHS) • Sistem digital yang digunakan di Jepang • Pertama kali diluncurkan tahun 1995 sebagai alternatif yang murah untuk sistem seluler. • Kemampuannya berada di antara teknologi seluler dan cordless. Memiliki coverage area terbatas serta keterbatasan dalam penggunaan pada kendaraan bergerak.   Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  39. Global System for Mobile (GSM) • Group Special Mobile within the CEPT started to develop GSM in 1982. Later it was standardized by the ETSI and branded as a Global System for Mobile (GSM). • One of the most important conclusions from the early tests of the new GSM technology was that the new standard should employ Time Division Multiple Access (TDMA) technology.  This ensured the support of major corporate players like Nokia, Ericsson and Siemens, and the flexibility of having access to a broad range of suppliers as well as the potential to get product into the marketplace faster. • After a series of tests, the GSM digital standard was proven to work in 1988 • GSM operates mainly on 900 and 1800 frequency bands. However, in North America it operates on 1900 MHz. There is also a version which uses the 450 MHz band (GSM400), which can be used in the less populated areas, and can be relevant for the less populated rural areas in the developing countries Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  40. GSM development Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  41. Architecture of GSM Network Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  42. Elemen Jaringan GSM • Network elements for (user) traffic • MS (Mobile Station) • BSS (Base Station Subsystem) • MSC (Mobile Switching Centre) • Gateway MSC (GMSC) • Short message service centre (SMS-C) • Network elements as databases • HLR (Home Location Register) • VLR (Visited Location Register) • AUC (Authentication Centre) • EIR (Equipment Identification register) • Network elements for additional network intelligence • Service Control Points (SCPs) and Service Switching Points (SSPs) • Network elements for operation and maintenance • Operations Support System (OSS) • Network Management System (NMS). Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  43. Mobile Station • Merupakan terminal transceiver • Diidentifikasikandengan IMEI tertentu • IMEI = International Mobile Equipment Identity • MS terdiridari : • Mobile Equipment (ME)/HP • Subscriber Identification Module (SIM) + MS = ME SIM Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  44. SIM Card • Subscriber Identity Module (SIM) adalahsebuah smart card yang berisiseluruhinformasi user danbeberapa feature dari GSM • Informasi yang adaberupa : • Authentication Key “Ki” • 2 algorithmaenkripsi. Yaitualgoritmaautentikasi A3 dan A8 sebagai cipher key • IMSI and TMSI • Service tambahan • SIM card dilindungiolehsebuahmekanisme Personal Identity Number (PIN) yangdimiliki user Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  45. Base Station Subsystem (BSS) • Semua fungsi yang terkait dengan transmisi sinyal antara MSC dan MS dilakukan di BSS. • BSS terdiri dari Base Station Controller (BSC) dan Base Transceiver Stasion (BTS), juga dikenal sebagai wilayah sel. • BSC dapat mengendalikan dua atau lebih BTS dan bertanggung jawab pada pemberian sumber data yang semestinya ketika MS dari satu sektor ke sektor lain, terlepas dari apakah sektor berikutnya tersebut berada di dalam sel yang sama atau berbeda Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  46. Base Transceiver Station (BTS) • BSS terdiridariduabuahperangkat : • Base Transceiver Station (BTS) • Base Station Controller (BSC) • BTS merupakantranceiver yang mendefinisikansebuahseldanmenanganihubungan link radio dengan MS. • BTS terdiridariperangkatpemancardanpenerima, sepertiantenadanpemrosessinyaluntuksebuah interface Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  47. Base Station Controller BSC mengatursumber radio untuksebuah BTS ataulebih. • BSC merutekanpanggilanke MSC • BSC menangani radio-channel setup, frequency hopping, dan handover intern BSC • Menanganiproses call control • Maintain databasepelanggan • Maintains record panggilanuntuk billing Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  48. Mobile Switching Center • Fungsi • Melakukankontroldalammembangunhubunganantarteleponmobilatauantarateleponmobildengan PSTN. • Me-register lokasiteleponmobildalamjaringan • Mengalokasikan radio channel dan BTS bagiteleponmobilketikabergerakdarisatu cell ke cell yang lain • Sebagaipenghubungantarasatujaringan GSM denganjaringanlainnyamelalui Internetworking Function (IWF • Dengandatabase, mobile switch dapatmenyimpandanmeng-update informasipelanggandalam volume yang besar Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  49. Home Location Register (HLR) • HLR berisirekaman database permanendaripelanggandanmerupakan database user yang utama. • HLR jugaberisirekamanlengkaplokasiterkinidari user. Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

  50. Visitor Location Register (VLR) • VLR berisi database sementaradaripelanggan • VLR digunakanuntukpelangganlokaldan yang sedangmelakukan roaming. • VLR memilikipertukaran data yang luasdaripada HLR. • VLR diaksesoleh MSC untuksetiappanggilan, dan MSC dihubungkandengan VLR • Setiap MSC terhubungdengansebuah VLR, tetapisatu VLR dapatterhubungdenganbeberapa MSC Sistem Telekomunikasi Semester Genap 2009-2010

More Related