Nama : Burton Sinaga

Nim : 6305130051

Kelas : D3TT-37-02

Perkembangan Teknologi 2G sampai 4G

GSM (Global System for Mobilecommunication) Frame

Frame adalah kumpulan dari beberapa timeslot dimana setiap timeslot ditempati oleh MS yang

berbeda. Pada GSM, satu TDMA frame terdiri dari 8 timeslot. Durasi dari 1 TDMA frame adalah

4,65 ms, dimana satu timeslot berdurasi 576,9 µs.

Sebuah multiframe tersusun dari beberapa TDMA frame. Ada dua jenis multiframe yaitu Control

Channel Multiframes dan Traffic Channel Multiframes. Control Channel Multiframes tersusun

dari 51 TDMA frame dengan durasi 235,4 ms dan Traffic Channel Multiframes tersusun dari 26

TDMA frame dengan durasi 120 ms. Sebuah superframe tersusun dari beberapa multiframe.

Jenis dari superframe ini juga sama dengan multiframe yaitu Control Channel Superframes dan

Traffic Channel Superframes. Control Channel Superframes terdiri dari 26 Control Channel

Multiframes dengan durasi 6,12 s. Sedangkan, Traffic Channel Superframes terdiri dari 51

Traffic Channel Multiframes dengan durasi 6,12 s. Setiap superframe, baik CCH maupun TCH,

mengandung 1326 TDMA frame. Susunan dari 2048 superframe adalah sebuah hyperframe

dengan durasi 3 jam 28 menit 53 sekon 76 milisekon (12.533,76 s) yang berisi 2.715.548 TDMA

frame. Setiap TDMA frame dinomori berdasarkan urutan dalam hyperframe, dimulai dari 0

hingga 2.715.547. TDMA frame number dalam hyperframe sering disebut FN. FN merupakan

satu dari sekian variabel yang digunakan dalam algoritma enkripsi pada GSM.

BURST

Burst adalah format informasi yang ditransmisikan selama satu timeslot di timeslot. Setiap

burst memiliki 8,25 bit untuk guard time dalam satu timeslot. Guard time berfungsi untuk

mencegah burst-burst tersebut dari overlapping dan saling menginterferensi satu sama lain.

Macam-macam burst:

1. Normal burst

Normal burst biasanya dibroadcast dalam semua jenis kanal logik kecuali FCCH, SCH,

dan RACH. Normal burst tanpa guard time memiliki 148 bit dengan pembagian sebagai

berikut:

Tail bit, setiap burst memiliki 3 bit yang berfungsi untuk mengkompensasi waktu

yang diperlukan untuk menaikkan daya hingga mencapai daya maksimum selama

transmisi.

Data bit, terdapat dua muatan data informasi yang masing-masing muatan berisi

57 bit.

Stealing flag, mengindikasikan burst tersebut membawa voice/data (set ‘0’) atau

burst tersebut sedang di-‘curi’ oleh FACCH untuk digunakan sebagai fungsi

signalling (set ‘1’).

Training sequence, berisi 26 bit digunakan untuk mengatasi multipath fading dan

efek propagasi melalui metode yang disebut equalization.

2. Frequency correction burst

Burst ini digunakan untuk sinkronisasi frekuensi pada MS. Burst ini memiliki guard time

dengan jumlah bit yang sama seperti normal burst. Frequency burst biasanya dibroadcast

dalam kanal logik FCCH.

3. Synchronization burst

Burst ini digunakan untuk sinkronisasi waktu pada MS. Muatan data membawa TDMA

Frame Number (FN) dan Base Station Identity Code (BSIC). Burst ini dibroadcast

bersama dengan frequency correction burst. Burst ini dibroadcast oleh kanal logik SCH.

TB TBData bits Data bitsTraining Guard Time

Stealing Flags

TB TB Guard TimeFixed bit (142 bit)

TB TB Guard TimeData bit (39 bit) Data bit (39 bit)Sync. sequence (64 bit)

4. Access burst

Burst ini digunakan oleh MS untuk akses random. Burst ini memiliki guard time lebih

panjang yaitu 68,25 bit karena didesain untuk mengkompensasi jarak yang tidak

diketahui antara MS dan base station. Burst ini dibroadcast dalam kanal logik RACH.

5. Dummy burst

Burst ini tidak berisi informasi apapun tapi burst ini berfungsi untuk menjamin

kelangsungan transmisi (kontinuitas) ketika tidak ada BCCH carrier traffic yang

dibroadcast oleh BTS sehingga MS bisa tetap memindai untuk menerima pengukuran

daya yang valid dari BTS.

Arsitektur GSM

Komponen

arsitektur

pada GSM

terbagi atas:

1. Mobi

le

Station, terdiri atas mobile equipment dan SIM card. Fungsi dari ME adalah:

Sinkronisasi frekuensi dan waktu

TB TB Guard Time (68,25 bit)Data bit (36 bit)Synchronization (41 bit)

TrainingTB TB Guard Time

Voice encoding dan transmisi

Voice enkripsi dan dekripsi

Pengukuran daya dari sel tetangga

Memiliki IMEI untuk identifikasi ME

Sedangkan, SIM card berisi informasi:

Static Information

- International Mobile Subscriber Identity(IMSI)

- Personal Identification Number (PIN)

- Authentication Key (Ki)

Dynamic Information

- Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI)

- Location Area Identity (LAI)

- Phone memories, informasi billing

- Kemampuan untuk menyimpan Short Message yang diterima

2. Base Station Subsystem

a. Base Transceiver Station (BTS), memiliki fungsi sebagai:

Titik akses antara MS ke jaringan, komunikasi radio antara jaringan dan MS

Menangani speech encoding

Enkripsi

Multiplexing

Modulasi dan demodulasi sinyal radio

Frequency hopping

b. Base Station Controller (BSC), memiliki fungsi sebagai:

Mengatur sumber radio untuk sebuah BTS atau lebih

Alokasi kanal radio

Administrasi frekuensi

Pengukuran power sinyal dari MS

Handover intra-BTS dalam satu BSC

3. Network Switching Subsystem

a. Mobile Switching Center (MSC), berfungsi untuk:

Fungsi switching dasar

Penghubung antara satu jaringan GSM ke jaringan lain

Call routing

Call setup

Handover inter-BSC dan inter-MSC

Fungsi informasi billing

b. Authentication Center (AuC), berfungsi untuk:

Melakukan prosedur autentikasi user dan enkripsi

Berisi parameter-parameter untuk mengautentikasi pelanggan

Memproduksi triplets

c. Home Location Register (HLR), berfungsi untuk:

Database untuk menyimpan dan mengatur data-data pelanggan

Rekaman database permanen dari user

d. Visitor Location Register (VLR), berfungsi untuk:

Database untuk infomasi sementara dari user sehingga MSC yang baru saat telah

melakukan handover dapat melayani user tersebut

Digunakan untuk user lokal yang sedang roaming

e. Equipment Identity Register (EIR), berisi identitas ME berdasarkan IMEI untuk

mencegah ME dari pencurian, ketidakamanan, dan ketidakberfungsian MS.

4. Gateway Mobile Switching Center (GMSC), merupakan interface jaringan ke PSTN.

Operating Support System, terdiri dari Operation and Maintenance System (OMC) yang berfungsi untuk pemeliharaan dan pengecekan kerusakan jaringan.

UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) Arsitektur

Teknologitelekomunikasiwireless generasiketiga(3G)yaitu Universal Mobile

Telecommunication System (UMTS). Universal Mobile

TelecommunicationSystemmerupakansuatuevolusidariGSM,dimana interface radionya adalah

WCDMA, serta mampu melayani transmisi data dengan kecepatanyang

lebihtinggi,kecepatandatayangberbedauntukaplikasi-aplikasi denganQoSyang

berbeda.ArsitekturjaringanUMTSterlihatpada Gambar2.1 berikut ini :

Gambar2.1 : ArsitekturJaringan 3G WCDMA[2].

Darigambar diatasterlihatbahwa arsitektur jaringanUMTSterdiridari perangkat-

perangkatyang saling mendukung,yaituUserEquipment(UE),UMTS Terresterial

Radio Access Network(UTRAN)danCoreNetwork(CN).

UE(User Equipment)

User Equipmentmerupakan perangkatyang digunakan olehpelanggan untuk

dapatmemperoleh layanan komunikasibergerak. UE dilengkapidengan

smartcardyang dikenaldengannamaUSIM(UMTSSubscriberIdentityModule) yang

berisi nomor identitas pelanggan dan juga algoritma security untuk

keamanansepertiauthenticationalgorithm danalgoritma enkripsi. Selainterdapat

USIM, UE juga dilengkapi dengan ME (Mobile Equipment) yang berfungsi sebagai

terminal radioyangdigunakan untuk komunikasi lewat radio[3].

UTRAN (UMTSTerresterial Radio Access Network)

Jaringanaksesradiomenyediakankoneksiantaraterminalmobiledan Core

Network.DalamUMTSjaringanaksesdinamakanUTRAN(Access Universal

RadioelectricTerrestrial).UTRA mode UTRANterdiridarisatuatau lebih Jaringan Sub-Sistem

Radio (RNS). Sebuah RNSmerupakan suatu sub-

jaringandalamUTRANdanterdiridariRadioNetworkController(RNC)dan satu atau lebih

NodeB.RNSdihubungkan antarRNCmelalui suatuIurInterface dan NodeBdihubungkan dengan

satuIubInterface[3].

DidalamUTRANterdapatbeberapaelemenjaringanyang baru

dibandingkandenganteknologi2Gyang adasaatini,diantaranyaadalahNode-B dan RNC(Radio

NetworkController)[3].

1. RNC(Radio NetworkController)

RNCbertanggung jawabmengontrolradioresourcespadaUTRANyang membawahibeberapa

Node-B,menghubungkanCN(Core Network) denganuser, dan merupakantempat

berakhirnyaprotokol RRC(Radio Resource Control)yang mendefinisikan pesan dan prosedur

antaramobileuser dengan UTRAN.

2. Node-B

Node-B samadenganBaseStationdi dalamjaringanGSM.Node-B merupakan

perangkatpemancar danpenerimayangmemberikanpelayananradiokepada UE. Fungsiutama

Node-Badalahmelakukanprosespada layer1antara lain:channel

coding,interleaving,spreading,de-spreading, modulasi,demodulasidanlain- lain.Node-B juga

melakukanbeberapa operasiRRM(RadioResouce Management), seperti handover dan

powercontrolCN (CoreNetwork)

JaringanLokal (Core Network)menggabungkanfungsi kecerdasandan transport.CoreNetwork

inimendukungpensinyalandantransportinformasidari

trafik,termasukperingananbebantrafik.Fungsi-fungsikecerdasanyang terdapat langsung

sepertilogikadandenganadanya keuntunganfasilitaskendalidari

layananmelaluiantarmukayangterdefinisijelas;yangjuga pengaturanmobilitas. Dengan melewati

intijaringan, UMTSjugadihubungkandenganjaringan

telekomunikasilain,jadisangatmemungkinkantidakhanya antara pengguna UMTSmobile, tetapi

jugadengan jaringanyanglain[3].

1 MSC(MobileSwitching Center)

MSCdidesain sebagai switching untuk layanan berbasis circuit switch sepertivideo,

videocall.

2 VLR(Visitor Location Register)

VLRmerupakandatabaseyangberisiinformasisementaramengenaipelanggan

terutamamengenai lokasi dari pelanggan padacakupan areajaringan.

3 HLR(HomeLocation Register)

HLRmerupakandatabaseyang berisidata-datapelangganyang tetap. Data-data tersebutantara

lainberisilayananpelanggan,service tambahanserta informasi mengenai lokasi

pelangganyangpalingakhir(UpdateLocation).

4 SGSN (Serving GPRS Support Node)

SGSN merupakangerbangpenghubungjaringanBSS/BTSkejaringanGPRS. Fungsi SGSN

adalah sebagai berikut :

a. Mengantarkan paket datakeMS.

b. Updatepelanggan keHLR.

c. Registrasi pelanggan baru.

5 GGSN(GatewayGPRSSupport Node)

GGSNberfungsisebagaigerbang penghubung darijaringanGPRSkejaringan paketdata

standard(PDN).GGSN berfungsidalammenyediakanfasilitas

internetworkingdenganeksternalpacket-switchnetwork dandihubungkandengan

SGSNviaInternetProtokol(IP).GGSNakanberperanantarmukalogikbagi

PDN,dimanaGGSNakanmemancarkandanmenerimapaketdatadariSGSN

atauPDN.Selainitujugaterdapatbeberapainterfacebaru,seperti:Uu,Iu,Iub, Iur.Antara

UEdanUTRANterdapatinterfaceUu.DidalamUTRANterdapat interfaceIubyang

menghubungkanNode-BdanRNC,InterfaceIuryang menghubungkan antarRNC, sedangkan

UTRAN dan CNdihubungkan oleh interfaceIu.

ProtokolpadainterfaceUudanIudibagimenjadiduasesuaifungsinya, yaitu bagiancontrol

planedanuser plane.Bagianuser planemerupakan protokol yang mengimplementasikan layanan

Radio Access Bearer (RAB), misalnya membawadatausermelaluiAccessStratum (AS).

Sedangkancontrol plane berfungsimengontrolRAB

dankoneksiantaramobileuserdenganjaringandari aspek : jenis layanan yang diminta,

pengontrolan sumber daya transmisi, handover,mekanisme transfer NonAccessStratum(NAS)

sepertiMobility Management(MM), Connection Management(CM), Session Management(SM)

dan lain-lain

Pada UMTS release 4, terdapat perubahan pada sisi MSC, dimana MSC “dipecah” menjadi 2

bagian. Yaitu MSC server dan MGW (Media gateway)

MSC Center

Berfungsi dalam menangani proses signalling pada jaringan, mempertahankan koneksi

jaringan, manajemen handover. Karena MSC – center bertugas pada proses signalling, MSC

center bisa menghandle banyak MGW, sehingga dapat mengefisiensikan perangkat

MGW (Media Gateway)

Berfungsi sebagai jalur pengiriman informasi suara yang dikirimkan oleh user, MGW juga

bertindak sebagai penghubung ke jaringan luar dan mengkonversi informasi suara sesuai format

jaringan luar yang dituju.

Long Term Evolution (4G)

Latar Belakang LTE

teknologi pasti memiliki background yang melatar belakangi kehadirannya ,begitu pula

dengan kehadiran teknologi LTE .Ada permasalahan yang melatar belakangi kehadiran dari

teknologi ini, yang mana tidak dapat diatasi oleh teknologi sebelumnya.Sehingga munculah LTE

untuk menjawab permasalahan tersebut.

Gambar 9.1 Grafik layanan

Permasalahan yang pertama ialah peningkatan pengguna teknologi seluler dari tahun ke

tahun, sedangkan kapasitas pengguna seluler terbatas akibat terbatasnya frekuensi yang

tersedia.Maka dari itu kita harus menggunakan sumber daya frekuensi yang ada secara maksimal

dengan cara mengefisiensikan bandwidth yang ada.Pada teknologi LTE terdapat fitur untuk

mengatasi efisensi bandwidth yaitu OFDM.Permasalahan ke dua ialah penggunaan layanan

seluler oleh user dari tahun ketahun mengarah ke data,yang dapat kita lihat dari gambar di

atas.Maka dari itu agar dapat memenuhi kebutuhan user akan data yang tinggi perlu adanya

teknologi yang dapat bekerja maksimal pada layanan ini,itu dijawab oleh LTE dengan

arsitekturnya berbasis IP dari akses sampai core.

IMT Advanced Persyaratan dan Kandidat

Badan resmi PBB International Union of Radio (ITU-R) mengeluarkan

rekomendasi sebagai model definisi teknologi komunikasi yang kemudian dikenal

sebagai teknologi generasi ke emapat (4G). Persyaratandiantaranya pengurangan

tunda(latency),peningkatan pesat data,perbaikan cakupan dan kapasitas ,hal ini

merupakan perhatian utama dalam membangun sistem generasi keempat [1].

Tabel 9.1 Kriterua 4G melalui IMT Advanced

Ada beberapa sistem yang dapat memenuhi kriteria 4G diatas yakni 1.WiMAX 802.16m

(keluaran IEE)2.LTE (keluaran 3GPP)

3.UMB (keluaran 3GPP2)

Spesifikasi LTE Release 8

Spesifikasi LTE mendukung data rate hingga 100Mbps, uplink sedikitnya 50

Mbps.Lte dapat bekerja di spektrum frekuensi yang fleksibel dari 700 samapai

2600.Tak hanya spekrumnya saja yang fleksibel tapi bandwidth kanal LTE juga

fleksibel yaitu dari 1,4 sampai 20 MHz. Pada LTE releas 8 ini terdapat fitur

Cyclic Prefix yang berfungsi untuk menangani ISI yang merupakan gangguan

yang akbat adanya fenomena multipath[2].

Tabel 9.2 Spesidikasi LTE Rel. 8

Evolusi dari LTE sampai LTE – A

3GPP sebagai pembuat dan pengembang dari spesifikasi LTE,terus meningkatkan

kualitas teknologi ini dengan menambahkan fitur –fitur baru pada setiap pe-

releasesannya untuk memperbaiki kekurangan pada release sebelumnya ,sehingga

dapat memenuhi kriteria 4G yang terdapat pada IMT-A.Dan itu terjawab pada

LTE release 10 yang sudah memenuhi kriteria 4G ,sehingga LTE release 10 dapat

dikatakan teknologi generasi ke empat.

*LTE Release 8 *LTE Release 9 *LTE Release 10

- EPC / SAE - LTE Home Node B - Carrier Aggregation

- ICIC - Location Service - Downlink eMIMO 8x8

- MIMO - MBMS - Uplink MIMO

- Cyclic Prefix - Multi Standard BS - eICIC

- Relay- HetNet

- CoMP

LTE Spektrum

Seperti yang kita tahu sebelumnya bahwa spektrum frekuensi didunia merupakan

sumber daya yang terbatas.Kita harus memanfaatkan spektrum frekuensi yan tersedia sebaik

mungkin agar penggunaannya dapat optimal.Pada teknologi 3GPP sebelumnya yaitu

GSM,merupakan teknologi yang hanya dapat bekerja di 3 frekuensi saja yaitu 900,1800 dan

1900 MHz.Sehingga bila tidak ada diantara ke tiga spektrum tersebut yang tersedia ,maka

teknologi GSM tak bisa digelar.Berbeda dengan LTE yang dapat bekerja di hampir seluruh

frekuensi yang tersedia ,sehingga penggunaan teknologi ini dapat menyesuaikan spektrum yang

ada[3].

Spektrum frekuensi LTE diantaranya :

1.700 MHz 4. 1800 MHz 7. 2300 MHz

2.850 MHz 5. 1900 MHz 8. 2600 MHz

3.900 MHz 6. 2100 MHz

EARFCN

E-UTRA Absolute Radio Frequency Channel Number (EARFCN) dipakai untuk

merepresentasikan jumlah kanal pada rentang 0-65535. Tujuan dari EARFCN ini adalah untuk

mempermudah engineer untuk memperbaiki kanal yang error. Selain itu, tujuan dari EARFCN

FDL = FDL_low + 0,1 (NDL – Noffs_DL)

ini adalah untuk mempermudah dalam pengucapan saja. Berikut adalah merupakan rumus yang

dipakai untuk menentukan penomoran kanal :

Keterangan :

- FDL/UL : Downlink/Uplink Frequency of the carrier center frequency

- FDL/UL_low : The Lowest frequency of the Downlink/Uplink operating band

- Noffs_DL/UL : Offset used for calculating Downlink/uplink EARFCN

- NDL/UL : Downlink/Uplink EARFCN

Berikut ini adalah tabel dari jumlah kanal E-UTRA :

Dari tabel diatas, band 6, 15, dan 16 tidak digunakan. Band 6 sudah ditetapkan oleh

3GPP untuk tidak digunakan sedangkan band 15 dan 16 sedang di riset.

FDL = FDL_low + 0,1 (NDL – Noffs_DL)

FUL = FUL_low + 0,1 (NUL – Noffs_UL)

Tabel 6.1 Tabel jumlah kanal E-UTRA [1]

E-UTRAN (Evolved Universal Terrestrial)

E-UTRAN merupakan bagian akses dari EPS (Evolved Packet System).E-UTRAN berisi

sekumpulan eNode B ,bisa dikatakan hanya terdiri dari jaringan eNode B.eNode B sendiri

merupaka perangkat yang berhubungan langsung dengan user,dalam hal ini User

Equipment.eNode B pada LTE bisa dikatakan gabungan fungsi 2 perangkat dari nodeB dan RNC

pada UMTS[4].

Gambar 9.2 E-UTRAN

Fungsi eNode B antara lain :

1.RRM ( Radio Resource Management)

a.Alokasi Resource : Mengalokasikan Resource Block

b.Admission Control :Mengecek Jaringan penuh atau tidaknya

c.Link Adaption

d. Power Control

2.Transmitter dan Receiver

3. RRC ( Radio Resource Control)

4.Scheduling UE

5.Compresi Header

6.Handling Paging Request