ee 4712 sistem komunikasi bergerak sistem komunikasi ... · pdf filegrid sel teoritik...

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


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


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


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


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


Macam-Macam Konfigurasi Sel

4 sector ( quad sector )

A. Pendahuluan


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


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


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 :

• Switching Unit• Prosesor :

♣ Database processor♣ Switch processor♣ Coordination processor

• Data base unit berisi :

• 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


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


Macrocell, Microcell, dan Picocell ...

SatelliteCell

IndoorPicocells

Macrocell

Microcell

A. Pendahuluan


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


• 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


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


• 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


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


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


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


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


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


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.

Z2 = i2 + j2 - 2ij.cos 120o

Z2 = i2 + j2 - 2.i.j (0,5)Z2 = i2 + j2 + i.jZ2 ≅ K ---- K = ukuranclusterK = i2 + j2 + i.j

i = 1 dan j = 1 K = 3

i = 1 dan j = 2 K = 7

i = 0 dan j = 2 K = 4

i = 2 dan j = 0 K = 4

untuk,

B. Frequency Reuse


Sistem Koordinat

( )12 vv −

( ) ouu 30sin12 −

u

v

B. Frequency Reuse


Berbagai nilai kluster Katau N , yang mungkinterjadi

B. Frequency Reuse


( ) ( ) ( )( ){ }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


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


Kaidah Penentuan Nomor Sel→ Kaidah Parameter GeserContoh # 2 : K = 4

46,3K3Q

4jijiK

2j,0i22

==

=++=

==

Kluster

B. Frequency Reuse


Contoh # 3 : K = 7 Kaidah Penentuan Nomor Sel→ Kaidah Parameter Geser

58,4K3Q

7jijiK

2j,1i22

==

=++=

==

Kluster

B. Frequency Reuse


Contoh # 4 : K = 12Kaidah Penentuan Nomor Sel

→ Kaidah Parameter Geser

6K3Q

12jijiK

2j,2i22

==

=++=

==

Kluster

B. Frequency Reuse


Contoh # 5 : K = 19 Kaidah Penentuan Nomor Sel→ Kaidah Parameter Geser

55,7K3Q

19jijiK

2j,3i22

==

=++=

==

Kluster

B. Frequency Reuse


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


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


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


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)

- MSC menentukan terjadi HO atautidak

C. Handoff


- Sering disebabkaninterferensi narrowband

- Kasus paling umum

- 2 kasus : (1) inter-cell / intra-BSC, (2) inter-BSC / intra-MSC

- BSC melakukan operasi HO, assign kanal di sel baru danmelepas kanal lama di selsebelumnya

- Dikontrol oleh keduaMSC

C. Handoff


Mekanisme handover ...

C. Handoff


C. Handoff


C. Handoff


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


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

D. Channel Assignment Strategies

ee 4712 sistem komunikasi bergerak sistem komunikasi ... · pdf filegrid sel teoritik...

Documents