Belajar Teknologi CDMA

Access, Paging & Registration Analysis

2014-09-12T10:34:00.000+07:00

Access, Paging & Registration Analysis

Semoga bermanfaat

PN Offset Planning & Frequency Allocation

2014-09-12T10:29:00.003+07:00

PN Offset Planning & Frequency Allocation

Semoga bermanfaat

Algoritma Handoff

2014-09-12T10:21:00.002+07:00

Algoritma Power Control

2014-09-12T10:18:00.001+07:00

Analisa Kapasitas

2014-09-12T10:12:00.001+07:00

Analisa Link Budget

2014-09-12T10:06:00.001+07:00

Merancang Jaringan Radio CDMA

2014-09-12T09:56:00.001+07:00

Samsung Mobile WIMAX

2013-02-05T16:10:00.000+07:00

Semoga bermanfaat.

Koleksi EBOOK

2013-02-01T16:35:00.004+07:00

Teori Perencanaan BTS CDMA & Konsep Cell Breathing

2013-02-01T13:54:00.000+07:00

Pembahasan lebih dalam silahkan lihat pada : http://belajarcdma.blogspot.com/2013/01/menentukan-jumlah-bts-berdasarkan.html serta http://belajarcdma.blogspot.com/2013/01/menghitung-path-loss-radius-cell.html

Semoga bermanfaat.

Contoh Perencanaan CDMA

2013-02-01T13:37:00.000+07:00

Sobat berikut ini saya tampilkan pula contoh Perencanaan BTS CDMA yang saya dapat sewaktu trining, semoga bermanfaat.

Teknik-Teknik Untuk Meningkatkan Kapasitas

2013-02-01T11:07:00.000+07:00

Sobat berikut ini salah satu materi Trining yang pernah saya ikuti semoga bermanfaat .

Teori CDMA Dari Telkom

2013-01-31T16:25:00.000+07:00

Analisis Performansi Jaringan CDMA

Oleh : Hazim Ahmadi *)

Memang menyebalkan kalau saat berbicara di telepon seluler untuk urusan penting tiba – tiba hubungan telepon kita terputus dan ketika mau menghubungi lagi sulit mendapatkan saluran. Bagi operator penyelenggara jaringan hal seperti ini harus diwaspadai kalau tidak ingin pelanggannya dengan mudah berpindah ke operator lain. Sedangkan bagi para insinyur telekomunikasi ada baiknya untuk mengetahui mengapa hal ini terjadi apalagi bagi kalangan yang ingin lebih dalam memahami dunia seluler.

Permasalahan unjuk kerja pada jaringan yang masih baru, sering dialami oleh operator telekomunikasi seluler baik yang berbasis GSM maupun CDMA. Kejadian seperti dropcall ketika sedang berbicara, gagal hand off, atau call set up yang lama adalah hal yang biasa ditemui. Banyak faktor yang berkontribusi terhadap kejadian tersebut, baik karena perancangan sisi radio atau perencanaan PN, peramalan trafik yang tidak tepat, perencanaan link budget yang kurang, dan pada ujungnya adalah karena desain jaringan yang tidak optimal. Dalam tulisan ini akan dipaparkan mengenai berbagai hal yang mempengaruhi unjuk kerja jaringan CDMA beserta pemecahannya.

Istilah CDMA

Sebelum dibahas lebih lanjut ada beberapa istilah yang akan digunakan dalam analisis yang harus dipahami dulu. Disini digunakan terminologi mobile station (MS) untuk menyatakan terminal secara umum apakah terminal bergerak ataukah tidak. Sedangkan base station kadang sering digunakan untuk menyatakan entitas BTS.

Eb/I0 atau Eb/N0 merupakan perbandingan antara energi tiap bit sinyal informasi terhadap sinyal interferensi atau sinyal derau (noise) yang menyertainya. Pada intinya adalah perbandingan antara kuat sinyal yang dikehendaki terhadap kuat sinyal yang tidak dikehendaki. Makin besar nilai Eb/I0 akan makin memberikan performansi yang lebih baik.

FER (frame error rate) suatu perbandingan antara frame error terhadap frame yang diterima dengan baik. Merupakan parameter yang digunakan untuk mengukur permasalahan kualitas suara dan cakupan layanan. Nilai FER direpresentasikan dalam prosentase, misalnya 2% artinya hanya 2 frame dari 100 frame yang dikirimkan diperbolehkan mengalami kesalahan. FER pada sistem CDMA yang baik adalah nilainya rendah baik untuk arah BTS ke terminal MS (forward) maupun arah terminal MS ke BTS (reverse).

Cell Coverage atau cakupan mengandung arti suatu area yang masih berada dalam wilayah layanan dari base station sel tersebut. Komunikasi yang menghubungkan baik dalam arah forward maupun reverse harus berada dalam kondisi sama baiknya.

Processing Gain. Ialah perbandingan antara lebar bandwidth sinyal pembawa (W) terhadap sinyal informasi yang dikirimkan dalam hal ini yang digunakan adalah vocoder rate atau rate set (R). Rate set yang digunakan dalam CDMA adalah vocoder 9.6 kbps dan 14.4 kbps. Perbandingan W/R untuk vocoder 9.6 kbps adalah 21.072 dB dan untuk vocoder 14.4 kbps adalah 19.311 dB, dimana W sebesar 1.228 MHz. Processing gain akan mempengaruhi banyak hal dalam sistem CDMA diantaranya adalah cakupan dan kualitas suara.

Mean opinion score (MOS). Ialah representasi kualitas suara yang dilakukan dengan membandingkan antara vocoder satu dengan vocoder lainnya menurut opini pendengar secara rata – rata di dalam ruangan yang bebas interferensi suara dengan perlakuan yang sama, oleh orang yang sama dan dalam kondisi yang sama. Pembobotan dilakukan dengan memberikan nilai satu sampai dengan lima, dimana nilai satu adalah kualitas terburuk dan lima adalah terbaik. Contoh kualitas suara untuk telepon PSTN dengan PCM mempunyai nilai MOS sekitar 4,1.

Parameter Performansi Jaringan Seluler

Pada dasarnya unjuk kerja atau performansi sistem seluler baik berbasis sistem CDMA maupun GSM dapat diukur dengan melihat beberapa parameter Quality of Service (QoS) jaringan. Operator seluler di negara maju melakukan pengujian unjuk kerja jaringannya secara periodik sebelum mendapatkan komplain layanan dari pelanggan. Berikut ini contoh beberapa parameter yang digunakan untuk mengukur performansi jaringan di Singapura untuk ketiga operator disana yaitu SingTel Mobile, Starhub Mobile dan M1 Mobile. Parameter ini juga sering disebut sebagai Key Performance Index (KPI).

Call success ratio. Atau rasio keberhasilan panggil didasarkan pada jumlah panggilan sukses terhadap total jumlah panggilan yang dilakukan.

Service coverage. Atau cakupan layanan didasarkan pada kekuatan sinyal dan kemampuan jaringan dapat tetap mempertahankan kuat sinyal sebesar –100dBm atau lebih baik selama periode panggilan terjadi.

Voice Quality. Atau kualitas suara didasarkan pada kemampuan jaringan memberikan tingkat kualitas suara yang dapat diterima dengan baik dengan metode MOS dan merupakan informasi komplemen dari cakupan layanan.

Call Drop-out atau Drop call. Parameter ini didasarkan pada ketidakpastian jaringan mengalami putus hubungan saat terjadi panggilan oleh terminal MS oleh jaringan dalam waktu 100 detik selama periode panggilan untuk tiap terminal MS.

Fenomena dan Analisis Jaringan Radio CDMA

Faktor penyebab keempat QoS di atas saling terkait satu dengan yang lain. Untuk itu dalam menganalisis sistem CDMA tidak bisa dipisahkan antara satu dengan yang lainnya. Ada trade-off antara area cakupan, kapasitas sistem dan kualitas suara saling mempengaruhi sehingga ketika salah satu performansi dinaikkan maka dua yang lain akan menurun. Sedangkan pada call success ratio selain dipengaruhi oleh kuat sinyal Eb/I0 pada sisi radio, faktor yang sangat menentukan adalah sisi dimensioning jaringan.

Area Cakupan

Terminal MS akan dapat terlayani oleh sistem CDMA bila nilai Eb/I0 yang dia butuhkan cukup. Margin daya dibutuhkan untuk mengatasi adanya perubahan kondisi lingkungan yang menyebabkan Eb/I0 turun di bawah level yang dipersyaratkan. Eb/I0 yang dibutuhkan pada batas cakupan suatu sel ditentukan oleh sinyal pilot Eb/I0 yang dibutuhkan oleh tiap terminal ditambah dengan margin daya. Rendahnya harga Eb/I0 disebabkan karena sinyal pilot yang diterima oleh MS rendah. Solusinya adalah dengan meningkatkan nilai sinyal daya pada base station atau bila memang redaman yang terjadi sangat tinggi yaitu dengan menambah jumlah sel (base station).

Penggunaan rate set pada sistem juga akan mempengaruhi luas cakupan yang bisa dilayani. Seperti dikatakan sebelumnya bahwa rate set yang digunakan akan menentukan processing gain yang akhirnya mempengaruhi penerimaan Eb/I0 di sisi terminal MS. Perbedaan processing gain antara rate set 9.6 kbps dengan rate set 14.4 kbps sangatlah signifikan, dimana sistem yang menggunakan rate set 9.6 kbps sekitar 1.76 dB lebih baik. Bisa jadi suatu tempat atau lokasi yang semula ketika sistem menggunakan rate set 9.6 kbps mendapatkan layanan maka ketika diganti dengan rate set 14.4 kbps kemungkinan akan tidak terlayani. Sebagai informasi saja TELKOMFlexi menggunakan kedua rate set ini di dalam jaringannya.

Sel pada sistem CDMA mempunyai karakteristik berkerut (mengecil) ketika beban mendekati ambang beban maksimum yang bisa dilayani oleh transmiter sel. Hal ini menyebabkan pelanggan yang berada di perbatasan cakupan yang mulai mengkerut akan tidak mendapatkan layanan ketika terjadi pengkerutan. Untuk itu pelanggan tersebut harus dilimpahkan ke sel tetangga yang sedang mempunyai beban lebih ringan. Orang mengatakan soft capacity untuk hal yang dialami oleh sistem CDMA ini. Gambar 1. menunjukkan perubahan cakupan layanan karena fenomena pengerutan sel.

Gambar 1. Perubahan cakupan karena fenomena cell shrinking (cell breathing). 1)

Kualitas Suara

Kualitas suara yang diterima oleh pelanggan dipengaruhi oleh vocoder set yang digunakan dan FER yang terjadi di jaringan. Vocoder 14.4 kbps digunakan untuk mendapakan kualitas suara yang lebih tinggi. Namun kualitas suara ini akan menurun kalau nilai FER meningkat. Sebagai contoh sistem CDMA yang menggunakan vocoder 14.4 kbps dan FER 1% mempunyai nilai MOS 3.94, dan ketika FER turun menjadi 2% maka nilai MOS 3.89.

Bila nilai FER dibuat tetap sedang jenis vocoder diubah, maka akan ada perbedaan kualitas suara antara sistem vocoder 9.6 kbps dan vocoder 14.4 kbps. Kualitas suara pada vocoder 9.6 kbps pada FER 1% secara kasar ekivalen dengan vocoder 14.4 kbps pada FER 3%. Dengan demikian vocoder 14.4 kbps memberikan kualitas suara yang lebih baik daripada vocoder 9.6 kbps pada nilai FER yang sama. Untuk mendapatkan suatu kualitas suara yang sama, sistem vocoder 9.6 kbps membutuhkan Eb/I0 yang lebih tinggi dibanding sistem 14.4 kbps. Gambar 2. menunjukkan hubungan antara MOS dan FER. Sebagai catatan kurva di sini hanya sebagai ilustrasi saja.

Gambar 2. Aproksimasi hubungan antara MOS dengan FER 2)

Kapasitas Sistem

Kapasitas pelanggan yang dapat dilayani oleh satu frekuensi pembawa sistem CDMA dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti coding rate yang digunakan, level Eb/I0 yang dibutuhkan tiap MS dan interferensi dari sel lain bila dalam sistem tersebut terdapat multiple sel. Secara umum kapasitas pelanggan dalam sistem CDMA dituliskan sebagai berikut:

N = ((W/R) x Gs x Gv)/((Eb/I0)(1+f))

dimana:
W : bandwidth frekuensi pembawa sistem CDMA besarnya 1,228 MHz
R : rate dari vocoder, 9.6 kbps atau 14.4 kbps
Eb : energi per bit
Io : kerapatan daya spektral interferensi
Gs : gain dari sektorisasi antena
Gv : gain dari aktivitas suara
‘f’ : prosentase interferensi dari sel lain.

Vocoder rate (R) yang digunakan mempengaruhi kapasitas jumlah pelanggan, dimana makin kecil coding rate yang digunakan makin besar kapasitas pelanggan yang bisa dilayani. Sistem yang menggunakan coding rate 9.6 kbps akan mempunyai kapasitas pelanggan lebih besar dibanding sistem yang menggunakan coding rate 14.4 kbps. Sedangkan Eb/I0 berpengaruh pada kapasitas dimana makin kecil Eb/I0 akan memberikan kapasitas pelanggan yang makin besar. Nilai Eb/I0 akan dipengaruhi oleh kekuatan sinyal yang diterima pelanggan dan interferensi yang terjadi di sistem baik oleh internal maupun eksternal sistem. Misal di pita frekuensi 1900 MHz, sistem CDMA mempunyai frekuensi kerja yang sama dengan sistem DECT. Bila sistem CDMA berada di lokasi yang sama dengan lokasi sistem DECT maka noise floor pada sistem CDMA akan naik sehingga nilai Eb/I0 naik.

Perbedaan sistem CDMA IS-95 dengan CDMA 2000 1x, salah satunya adalah penggunaan pilot pada kanal reverse di CDMA 2000 1x. Kanal pilot pada reverse ini memberikan kemudahan bagi terminal MS untuk mengolah coding dan mengukur sinyal dari base station sehingga menurunkan nilai Eb/I0. Itulah salah satu faktor yang menyebabkan mengapa sistem CDMA 2000 1x mempunyai kapasitas hampir dua kali lipat dibanding kapasitas sistem CDMA IS-95. Namun bila ada beberapa terminal IS-95A yang beroperasi di jaringan CDMA 2000 1x, maka kapasitas CDMA 2000 1x tidak akan dicapai dengan optimal karena terminal ini akan menaikkan Eb/I0.

Optimalisasi Jaringan

Performansi jaringan di lapangan akan terpengaruh oleh perubahan pembebanan. Bisa jadi pada sebelum jam 8.00 pagi dimana beban jaringan masih ringan, performansi bagus dan ketika jam 17.00 sore dimana trafik tinggi, performansi jaringan menjadi buruk. Aturan tangan kanan berlaku yaitu jaringan yang memberikan unjuk kerja buruk pada kondisi beban ringan maka akan lebih buruk pada kondisi beban puncak.

Sinyal Pilot

Suatu MS membutuhkan Eb/I0 yang cukup untuk dapat masuk ke dalam cakupan layanan suatu sel. Untuk itu agar semua MS yang berada dalam cakupan layanan dapat terlayani maka sinyal Eb/I0 harus dinaikkan bila rendah yaitu dengan menaikkan daya pancar base station. Namun bila redaman yang terjadi tidak dapat diatasi solusinya adalah dengan menambah base station.

Interferensi dan Solusinya

Interferensi pada arah forward link ditunjukkan dengan tingginya nilai FER karena nilai Eb/I0 rendah disertai dengan tingginya daya yang diterima oleh terminal MS. Terminal menerima daya yang tinggi disebabkan karena ia mengukur total sinyal yang ada pada seluruh pita sinyal pembawa, sehingga tingginya daya dan FER pada MS mengindikasikan banyaknya interferensi pada arah base station ke MS.

Setidaknya ada empat macam interferensi yang berpengaruh pada sistem CDMA. Pertama interferensi karena pengaruh kanal trafik arah forward dari BTS itu sendiri (home base station). Interferensi ini disebabkan karena semua kanal trafik dari base station dikirimkan ke terminal MS. Pemecahannya adalah dengan membatasi kanal trafik yang bisa digunakan oleh sel tersebut. Di sinilah perancang jaringan CDMA harus memperhatikan proyeksi pelanggan yang bisa mengakses atau dilayani oleh suatu base station pada kondisi puncak sehingga dapat dihindari terjadinya interferensi.

Interferensi arah base station ke MS yang kedua adalah interferensi yang disebabkan oleh transmisi daya overhead yang berlebihan dari base station tetangga (neighbour BTS). Orang juga sering menyebutnya sebagai pilot polution, karena di lapangan sinyal pilot adalah sinyal paling tinggi dibandingkan sinyal overhead lainnya. Solusinya adalah dengan mengurangi sinyal overhead ini dengan pengaturan kembali daya pancar terutama untuk kanal overhead dari BTS yang berdekatan.

Interferensi arah base station ke MS yang ketiga adalah interferensi yang disebabkan oleh transmisi kanal trafik dari base station lain. Sinyal interferensi ini merupakan jumlah dari total daya sinyal pada kanal trafik dari base station lain ke terminal MS di sel lain. Pemecahan dari permasalahan ini adalah dengan mengatur kembali orientasi antena tentunya dengan tidak mempengaruhi cakupan dari sel tetangga tersebut.

Interferensi terakhir yang terjadi pada arah base station ke MS adalah interferensi yang berasal dari sinyal non-CDMA. Sistem lain tersebut berada di pita frekuensi sistem CDMA yang digunakan. Contoh kasus pada interferensi ini adalah adanya sistem DECT yang kebetulan mempunyai frekuensi kerjas sama dengan sistem CDMA di pita 1900 MHz. Bila kedua sistem berada di lokasi dan frekuensi yang sama maka kedua sistem tersebut akan saling menurunkan performansi.

Sedangkan buruknya cakupan reverse-link ditunjukkan dengan tingginya nilai FER arah reverse-link karena rendahnya nilai Eb/I0 dan tingginya daya yang diterima terminal MS. Hal ini disebabkan karena power control terus menerus mencoba untuk mendekati reverse-link yang dikehendaki dengan cara menambah daya pancar base station. Ada tiga sumber yang menyebabkan interferensi reverse-link. Interferensi tersebut adalah karena transmisi kanal trafik oleh pelanggan lain dalam satu sel yang sama, interferensi karena kanal trafik oleh pelanggan lain dari sel yang lain, dan terakhir interferensi karena sinyal non CDMA. Solusinya hampir sama untuk mengatasi permasalahan interferensi pada arah forward.

Alokasi PN Offset

Tidak seperti dalam sistem GSM dimana pembedaan antara suatu sel dengan sel yang lainnya ditentukan oleh frekuensi pembawa yang digunakan. Dalam sistem CDMA perbedaan antara suatu sel dengan sel lainnya terletak pada PN offset. Jika pengalokasian PN offset ini tidak tepat maka akan mengakibatkan ambiguitas identifikasi sel yang melayani suatu terminal MS. PN offset harus dibuat sedemikian rupa sehingga sel – sel yang berdekatan tidak saling mengganggu.

Indeks PN offset yang tersedia dalam sistem CDMA adalah 512 nilai unik. Antara indeks PN offset satu dengan yang lainnya berbeda 64 chip, sehingga total periodenya adalah 32768 chip. Satu chip itu sendiri berharga sekitar 0.814 mikrodetik. Ketika suatu sinyal pilot bergerak dari suatu sel ke arah MS maka akan terjadi tunda. Minimum tunda antara satu offset dengan offset lainnya yang diperbolehkan adalah 64 chip = 4.09 x d (kilometer). Sehingga dihasilkan interfal satu indeks PN offset adalah sekitar 15.6 km.

Jika sinyal dari dua sel yang kebetulan mempunyai PN offset yang berdekatan mengalami tunda propagasi ke suatu MS maka akan terjadi ambiguitas deteksi PN offset. MS akan kesulitan melakukan akuisisi sistem karena tidak tahu sel mana yang sedang aktif melayaninya. Pada gambar dibawah digambarkan bahwa dua sinyal pilot dari dua sel yang mempunyai indeks PN offset yang berdekatan diterima oleh MS dalam interval 64 chip. Sistem penerima di MS akan bingung untuk menentukan mana sel yang berfungsi sebagai sel aktif dan mana sel kandidat. Ketika sinyal yang berasal dari sel aktif dianggap sebagai sel kandidat atau sel neighbour maka perintah handoff pun tidak bisa dilakukan akibatnya ketika dalam kondisi panggilan (busy) akan terjadi drop call.

Gambar 3. Ambiguitas identifikasi sel karena pilot polution 3)

Optimalisasi PN offset

Operator CDMA baru yang tidak pernah punya pengalaman sebelumnya, biasanya terjebak pada paradigma jaringan seluler berbasis GSM. Atau juga karena kampanye bahwa CDMA tidak memerlukan perancangan radio maka tanpa memikirkan alokasi PN offset, main pasang base station tanpa memperhatikan dampaknya. Memang dalam sistem CDMA tidak memerlukan perancangan radio tetapi memerlukan perancangan alokasi PN offset untuk tiap selnya agar tidak terjadi pilot polution. Bila hal itu telah terjadi apa yang harus dilakukan operator tersebut? Jawabannya adalah dengan merencanakan ulang re-use PN offset oleh sel – sel yang ada pada jaringan tersebut. Gol akhir dari usaha ini adalah membuat PN offset yang sama atau berdekatan tidak saling mempengaruhi antar sel tersebut dengan mengatur jaraknya.

Kesimpulan

Perancangan radio dalam sistem telekomunikasi berbasis seluler seperti CDMA tidak sekali jadi dan setelah itu operator tidak melakukan sesuatu apapun lagi. Namun perancangan tersebut bersifat continous improvement dimana ada usaha terus menerus untuk memonitor dan melakukan perbaikan karena performansi jaringan selalu berubah, baik oleh perubahan kondisi alam, perilaku pembebanan trafik ataupun karena perubahan di dalam jaringan itu sendiri.

Referensi

Website www.reteumts.com/page_4.htm tentang cell breathing, 2003.
Ketchum, J., M. Wallace, and R. Walton, “CDMA Network Deployment of 8 Kbps and 13 Kbps Voice Services,” Proc. Of International Conf. On UPC, IEEE, 1996.
Dong Seung Kwon, “Rapporteur’s report for Study Question 3.1 Planning, Implementation and Operation for CDMA Technology and WLL System Implementation aspects”, ETRI, Korea, September 07, 2003.
IDA Cellular Network Performance Measurement System Second report, Singapore, July 2000.

*) penulis bergabung dengan R & D Center PT TELKOM sejak tahun 1996. Bekerja di Laboratorium Wireless Access, untuk menangani teknologi yang berkaitan dengan seluler, seperti GSM dan CDMA. Beberapa pekerjaan yang sedang ditangani diantaranya adalah masalah interferensi pada CDMA dengan DECT, penggunaan SIM card (RUIM) pada CDMA, ISMSC untuk crossnetwork sms, dan kajian terminal CDMA. Terlibat aktif dalam organisasi PHS Mou Group, CDMA Development Group, IEEE dan Mobile Comm International magazine. Publikasi terakhir dipresentasikan pada Seminar International Mobile Data Services, di Seoul, Korea Selatan pada Agustus 2003, membawakan paper tentang CDMA network data optimization.

Menentukan Jumlah BTS Berdasarkan Volume Trafik & Coverage area

2013-01-25T15:02:00.001+07:00

Penjelasan:
Menentukan Jumlah BTS Berdasarkan Volume Trafik
Prediksi volume trafik (Erl) = Jumlah calon user (sst) x Proyeksi Erlang per user (Erl)
Beban trafik per sektor per 3 FA = Prediksi volume trafik (Erl) / Jumlah sektor
Kebutuhan TCH per sektor dengan HO 30% = Kebutuhan TCH per sektor per 3FA dg GOS 2% x 1.3
Jumlah kebutuhan TCH dengan HO + Control CH = Kebutuhan TCH per sektor dengan HO 30% + Jumlah Control CH per sektor
Jumlah BTS yang harus dibangun bdsk kapasitas = (Jumlah kebutuhan TCH dengan HO + Control CH) / Kapasitas kanal per sektor per 3FA
Jumlah kebutuhan TCE per sektor = Kapasitas kanal per sektor per 3FA x (h2/h1)
Jumlah kebutuhan TCE per BTS = Jumlah kebutuhan TCE per sektor x 3
Jumlah kebutuhan CEMA/BTS = Jumlah kebutuhan TCE per BTS / 54

Menentukan Jumlah BTS Berdasarkan Luas Cakupan
MS Total EIRP (dBm) = MS Max Transmit Power (dBm) + MS Antenna Gain (dB) - MS Cable & Connector Loss (dB)
Rata-rata Eb/It (dB) = Eb/It Min (dB) + Eb/It Std Dev (dB)
Processing Gain = Chip Rate (Kcps) / Information Full Rate (Kbps)
(SIR)min (dB) = Eb/It Min (dB)-10*LOG(Processing Gain)
Thermal Noise Density (dBm/Hz) = 10*LOG(1.38*10^-23*290)+30
Thermal Noise Floor cell (dBm) = 10*LOG( Information Full Rate (Kbps)*1000)+Thermal Noise Density (dBm/Hz)
Cell Rx Sensitivity (dBm) = Thermal Noise Floor cell (dBm)+Cell Noise Figure(dB)-10*LOG(1-Cell Loading Factor )+Rata-rata Eb/It (dB)
Max Reverse Path Loss (dB) = MS Total EIRP (dBm)-Cell Rx Sensitivity (dBm)+Cell Rx Antenna Gain (dB)-Cell Rx Cable & Connector Loss (dB)-MS Body Loss (dB)-Fading Margin (dB)+Handoff Gain rata-rata (dB)-Building Penetration Loss (dB)
Transmission Loss (reverse) (dB) = Max Reverse Path Loss (dB) - Cell Rx Antenna Gain (dB)
Thermal Noise Floor MS (dBm) = 10*LOG(1.38*10^-23*290*Chip Rate (Kcps)*10^3)+MS Noise Figure (dB)+30
Pilot Channel Power (dBm) = 10*LOG(10^(Cell Max Transmit Power (dBm)/10)*Percentage Pilot Power (%)*0.01)
Sync Channel Power 15% Pilot (dBm) = 10*LOG(10^(Pilot Channel Power (dBm)/10)*0.15)
Paging Channel Power 35% Pilot (dBm) = 10*LOG(10^(Pilot Channel Power (dBm)/10)*0.35)
Kapasitas BTS Antenna Omni = (Processing Gain*Power Control Factor*Cell Loading Factor) / (10^(Rata-rata Eb/It (dB)/10)*(1+Interference Factor)*Voice Activity)
Kapasitas Kanal BTS Antenna 3 Sektor per 1FA = Kapasitas BTS Antenna Omni x Gain Antenna 3 Sector
Kapasitas Kanal per Sektor per 3FA = (Kapasitas Kanal BTS Antenna 3 Sektor per 1FA/3)*3
Jumlah Traffic Channel per Sektor per 3FA = Kapasitas Kanal per Sektor per 3FA - Jumlah Control CH (pilot,sync,paging) per Sektor
Kapasitas Erlang per BTS per 3FA dg GOS 2% = Kapasitas Erlang per Sektor per 3FA dg GOS 2% x 3
Kapasitas Erlang Original per BTS per 3FA = Kapasitas Erlang per BTS per 3FA dg GOS 2%*(1-Handoff Factor)
Jumlah Pelanggan per BTS = Kapasitas Erlang Original per BTS per 3FA / Rata-rata Erlang per user (Erl)
Radius Cell (km) = 10^((Max Reverse Path Loss (dB)-69.55-26.16*LOG(Frekuensi Kerja (MHz))+13.82*LOG(Rata-rata Tinggi Antena BTS (m))+(3.2*(LOG(11.75*Rata-rata Tinggi Antena MS (m)))^2-4.97)-3)/(44.9-6.55*LOG(Rata-rata Tinggi Antena BTS (m))))
Luas Cakupan Cell (km2) = 2.6*((Radius Cell (km))^2)
Jumlah BTS yang dibutuhkan = Rencana luas wilayah layanan (km2) / Luas Cakupan Cell (km2)
Total pelanggan yang bisa dilayani = Pembulatan jumlah Cell/BTS x Jumlah Pelanggan per BTS

Catatan :

Menghitung pilot , sync & paging power,
Menentukan jumlah pelanggan per BTS,

Pertama,

Kedua,

Ketiga,

Keempat,

Menghitung luas cakupan cell,
Menghitung jumlah pelanggan dalam satu area layanan,
Dari hasil perhitungan, luas masing-masing BTS berturut-turut adalah : 1,86 km2 ; 6,86 km2 dan 47,11 km2. Dari hasil survey luas wilayah pelayanan bdsk morphologi berturut-turut adalah : 2,4 km2 ; 30 km2 dan 125 km2. Dengan demikian akan diketahui berturut-turut jumlah BTS yang dibutuhkan dan jumlah pelanggan yang bisa dilayani.

Tabel Erlang

2013-01-22T14:47:00.000+07:00

Menghitung Path Loss & Radius Cell

2013-01-22T11:03:00.001+07:00

Penjelasan :
HATA PROPAGATION MODEL
Menentukan Path Loss (L50)
a(hm) Dense Urban = 3.2*(LOG(11.75*hm (m)))^2-4.97
a(hm) Urban = (1.1*LOG(f (MHz))-0.7)*hm (m)-(1.56*LOG(f (MHz))-0.8)
L50(du) - (dB) = C1+C2*LOG(f (MHz)-13.82*LOG(hb (m))-a(hm) Dense Urban+(44.9-6.55*LOG(hb (m)))*LOG(r (km))+Cm
L50(u) - (dB) = C1+C2*LOG(f (MHz)-13.82*LOG(hb (m))-a(hm) Urban+(44.9-6.55*LOG(hb (m)))*LOG(r (km))+Cm
L50(su) - (dB) = L50(u) (dB) - 2*(LOG(f (MHz)/28))^2-5.4
L50(rt) - (dB) = L50(u) (dB) -4.78*(LOG(f (MHz))^2+18.33*LOG(f (MHz))-40.94

Menentukan radius cell ( r )
r(du) - (km) = 10^((L50(du) (dB)-C1-C2*LOG(f (MHz))+13.82*LOG(hb (m))+a(hm) Dense Urban - Cm)/(44.9-6.55*LOG(hb (m))))
r(u) - (km) = 10^((L50(u) (dB)-C1-C2*LOG(f (MHz))+13.82*LOG(hb (m))+a(hm) Urban /(44.9-6.55*LOG(hb (m))))
r(su) - (km) = 10^((L50(su) (dB)+2*(LOG(f (MHz)/28))^2+5.4-C1-C2*LOG(f (MHz) +13.82*LOG(hb (m))+a(hm) Urban)/(44.9-6.55*LOG(hb (m))))
r(rt) - (km) = 10^((L50(rt) (dB) +4.78*(LOG(f (MHz))^2-18.33*LOG(f (MHz)+40.94-C1-C2*(LOG(f (MHz)+13.82*LOG(hb (m))+a(hm) Urban/(44.9-6.55*LOG(hb (m))))

Note : Untuk sistem PCS, parameter menyesuaikan.

COST-231 PROPAGATION MODEL
Menentukan Path Loss (L50)
dhm (m) = hr (m) - hm (m)
Lo (dB) = -10+0.354*O (phi) untuk 0 <= phi < 35
Lo (dB) = 2.5+0.075*(O (phi) -35) untuk 35 <= phi < 55
Lo (dB) = 4-0.114*(O (phi) -55) untuk 55 <= phi <90
Lbsh (dB) = 18*LOG(1+dhb (m))
Ka = 54-0.8*dhb (m) untuk r >= 0.5 dan dhb <= 0
Ka = 54-1.6*dhb (m) * r (km) untuk r < 0.5 dandhb <= 0
Kd = 18-15*(dhb (m) / Lbsh (dB)) untuk dhb <= 0
Kf = 4+0.7*(f (MHz)/925-1) untuk urban dan suburban
Kf = -4+1.5*(f (MHz)/925-1) untuk dense urban
Lf (dB) = 32.4+20*LOG(r (km))+20*LOG(f (MHz)
Lrts (dB) = -16.9-10*LOG(W (m))+10*LOG(f (MHz))+20*LOG(dhm (m))+Lo (dB) untuk 0 <= phi < 35 (note: nilai Lo (dB) tergantung besarnya phi)
Lms - dB = Lbsh (dB)+Ka+Kd*LOG(r (km))+Kf*LOG(f (MHz))-9*LOG(b (m)) untuk dhb > 0
(note: nilai Ka & Kd tergantung besarnya dhb & nilai Kf tergantung daerahnya urban,suburban atau dense urban)
L50 - dB = Lf (dB)+Lrts (dB)+Lms (u, du & su) - dB

Menentukan radius cell ( r )
r (u&su) - meter =10^((L50 (u & su)dB-32.4-20*LOG(f (MHz))+16.9+10*LOG(W (m))-10*LOG(f (MHz))-20*LOG(dhm (m))-Lo (dB)-Lbsh (dB)-Ka-Kd*LOG(f (MHz))+9*LOG(b (m)))/(20+Kd))

r (du) - meter = 10^((L50 (du)dB-32.4-20*LOG(f (MHz))+16.9+10*LOG(W (m))-10*LOG(f (MHz))-20*LOG(dhm (m))-Lo (dB)-Lbsh (dB)-Ka-Kf*LOG(f (MHz))+9*LOG(b (m)))/(20+Kd))

Menghitung Kapasitas CDMA

2013-01-22T10:10:00.001+07:00

Penjelasan :
Menentukan Kapasitas Maximal dan Nominal (M)
Processing gain (numeric) = (Chip rate (Kcps)/Information rate (Kbps))
Processing gain (dB) = 10*LOG(Processing gain (numeric))
Eb/It (numeric) = 10^(Eb/It (dB)/10)
M maximum (omni) = (Processing gain (numeric)*Power control factor) / (Eb/It (numeric)*vf*(1+f))
M nominal / cell = (Processing gain (numeric)*Power control factor*Gain sektoral antena*Loading factor)/(Eb/It (numeric)*vf*(1+f))
M nominal / sector = (M nominal / cell)/3

Menentukan Eb/It
Processing gain (numeric) = Bandwidth (Hz)/Information rate (bps)
Processing gain (dB) = 10*LOG(Processing gain (numeric))
Pm (dBm) = 10*LOG (Pm (mW))
F (numeric) = 10^(F (dB))/10)
NoBw (mW) = F (numeric)*T (Kelvin)*Konstanta Bolzmann*Bandwidth (Hz)*1000
Sr (dBm) = 10*LOG(Pm (mW))+Lc (dB)+Gm (dB)+Gb (dB)+Lp (dB)+Mfade (dB)
Sr (mW) = 10^(Sr (dBm)/10)
Eb/It (numeric) = (Processing gain (numeric)*Sr (mW)) / (NoBw (mW) + (M -1)*vf*Sr (mW))
Eb/It (dB) = 10*LOG(Eb/It (numeric))

MODEL-MODEL PROPAGASI PADA JARINGAN SELULER

2013-01-16T15:00:00.000+07:00

Silahkan sobat pahami dan perhatikan terlebih dahulu hal-hal dibawah ini sehingga nantinya sobat mampu menghitung path loss antara BTS dengan MS pada berbagai lingkungan dan frekuensi yang dipakai dan mampu mendesain suatu jaringan telekomunkasi bergerak.

Sasaran disain paling penting dari jaringan seluler/PCS adalah : menyediakan cakupan radio seluas-luasnya (near-ubiquitous).
Salah satu konsideran paling krusial dalam proses perencanaan cakupan radio adalah PROPAGATION MODEL.
Akurasi prediksi oleh suatu model propagasi tergantung pada kemampuannya menghitung/memperhitungkan detil daerah lapang, tumbuh2an dan bangunan-bangunan.
Akurasi ini sangat penting dalam menentukan PATH LOSS, dan o.k.i. ukuran sel dan kebutuhan infrastruktur dari jaringan seluler/PCS.
OVER ESTIMATION akan menyebabkan penggunaan sumber-sumber daya jaringan yang tidak efisien.
UNDER ESTIMATION akan menghasilkan cakupan radio yang buruk.
Model-model propagasi umumnya cenderung menyederhanakan kondisi propagasi yang sebenarnya, dan bisa sangat tidak akurat di dalam lingkungan daerah metropolitan yang kompleks.
Model-model propagasi empiris hanya memberikan petunjuk umum dan terlalu sederhana untuk disain jaringan yang akurat.
Oleh karena itu, pengukuran lapangan yang akurat harus dilakukan untuk memberikan informasi mengenai cakupan radio di daerah urban.
Propagasi radio di daerah urban sangat dipengaruhi oleh SHADOWING. Untuk memastikan bahwa level sinyal dalam 90% area sel sama atau di atas ambang yang ditetapkan, suatu SHADOW FADING MARGIN harus ditambahkan dalam link budget.
Faktor kritis lain yang mempengaruhi cakupan radio adalah PENETRATION LOSS untuk bangunan dan kendaraan.
Disainer sebaiknya mengasumsikan PENETRATION LOSS yang tinggi, untuk memastikan kualitas layanan yang baik.

MODEL-MODEL PROPAGASI

Disainer menggunakan model-model propagasi untuk menentukan berapa banyak Cell Site (BTS) yang diperlukan untuk memenuhi cakupan suatu jaringan. Model-model propagasi membantu menentukan di mana BTS-BTS harus diletakkan untuk memperoleh posisi yang optimal dalam jaringan. Performansi jaringan dipengaruhi oleh MODEL PROPAGASI yang dipilih, karena model tersebut digunakan untuk prediksi interferensi.

Berdasarkan kondisi beban trafik, mendisain sistem dengan level Eb/It tinggi dapat berpengaruh negatif terhadap kelayakan finansial. Di sisi lain, mendisain sistem untuk level Eb/It rendah dapat menurunkan QoS.

Model propagasi juga digunakan dalam aspek-aspek performansi sistem yang lain, seperti : Optimisasi Handoff, pengaturan level daya dan penempatan antenna. Meskipun tidak ada model propagasi yang dapat menghitung semua gangguan dalam kondisi nyata, penggunaan satu atau beberapa model, penting untuk menentukan PATH LOSS dalam jaringan. Model2 propagasi yang banyak digunakan dalam jaringan seluler antara lain :

MODEL HATA
MODEL WALFISCH-IKEGAMI (COST-231)
MODEL OKUMURA

MODEL HATA
Merupakan suatu hubungan empiris yang diturunkan dari laporan teknik yang dibuat oleh OKUMURA, sedemikian sehingga hasilnya dapat digunakan dalam perangkat-perangkat komputasi.

DAERAH URBAN

DAERAH DENSE-URBAN

DAERAH SUB-URBAN

DAERAL RURAL TERBUKA

Standard deviation across the frequency band : 6.5 to 8.8 dB

MODEL COST-231
Merupakan kombinasi model empiris & deterministik untuk mengestimasi path loss di daerah urban, pada range frekwensi 800 MHz - 2000 MHz. Digunakan terutama di Eropa untuk GSM dan model propagasi di Amerika. Terdiri dari 3 komponen :

Free Space Loss (Lfs)
Roof top to Street diffraction & Scatter loss (Lrts)
Multiscreen loss (Lms)

COST-231 vs HATA-Okumura
COST-231 sangat cocok untuk daerah URBAN & Dense-URBAN
~ Radius sel < 5 km.
~ Ketinggian antena rendah < 50 km.
~ memperhitungkan adanya difraksi & urban clutter.
~ Berlaku untuk mikro-sel.
~ Membutuhkan pengetahuan yang baik dari dimensi jalan & ketinggian bangunan.
~ Tepat untuk jalan dengan pola grid teratur.

Hata-Okumura sangat cocok untuk daerah PEDESAAN & SUB-URBAN

~ Efek medan harus dimodelkan, terutama untuk sel besar.

~ Benar-benar mengabaikan urban clutter & difraksi.
~ Tidak berlaku untuk antena dipasang di bawah atap yang tinggi.
~ Rentang ketinggian antena adalah 30 - 200 m, sehingga tidak baik untuk perkotaan/Urban.
Model Hata-Okumura hanya berlaku di 450 MHz
Model Hata-Okumura hanya berlaku untuk sel > 5 km

Perlu diingat !

Model COST-231 pembatasan:
   f = 800 ~ 2000 MHz
   HBase = 4 ~ 50 meter
   hmobile = 1 ~ 3 meter
   d = 0,2 ~ 5 km
Model Hata berlaku dari:
   400 MHz ~ 1500 MHz dan COST-231 1500 ~ 2000 MHz
   HBase = 30 ~ 200 meter
   hmobile = 1 ~ 10 meter
   radius sel = 1 km ~ 20 km

Testing & Analysis – Propagation Validation Testing
Digunakan untuk menentukan model RF yang mendekati, sebelum melakukan disain awal :

30% BTS yang dites dalam berbagai macam morfologi.
Menggunakan proses untuk site drive testing dan data analysis.
Untuk disain final dan jaminan, direkomendasikan untuk melakukan drive test dengan prosentase yang lebih besar terhadap BTS-BTS yang akan di-instal (idealnya 100%).

Testing & Analysis – Impact of Eliminating Drive Testing
Dampak negatif dari peniadaan drive test :

Lokasi coverage holes yang tidak pasti.
Tidak mampu menjamin cakupan sistem secara efektif.
Tidak mampu mengidentifikasi problem optimisasi potensial yang spesifik.
Tidak mampu memberikan solusi paling-murah bagi pelanggan.

Dampak positif dari peniadaan drive test :

Reduksi biaya yang dramatis, yang berkaitan dengan personil dan perangkat untuk penggelaran.
Erbaikan skedul.

Cell Radius
Dengan suatu Link Budget yang valid, dikombinasikan dengan suatu Model Propagasi yang dapat diterima…

Anda sekarang dapat memperkirakan radius sel rata-rata (untuk morfologi cakupan yang berbeda-beda).
Dengan suatu radius sel rata-rata, anda dapat menentukan suatu area sel rata-rata.
Apabila anda membagi area total dengan area sel rata-rata, anda dapat menentukan perkiraan jumlah sel yang diperlukan untuk mencakup seluruh area.

Jumlah sel yang diperlukan untuk cakupan bisa jadi tidak sama dengan jumlah sel yang diperlukan untuk kapasitas.

Kanal Rayleigh Fading pada Komunikasi CDMA

2013-01-15T14:32:00.001+07:00

Tulisan ini akan membahas tentang kanal Fading yang sangat berpengaruh pada komunikasi bergerak, pada tulisan ini dibahas Kanal Rayleigh Fading yang merupakan model yang paling banyak dipakai untuk mensimulasikan suatu sistem. Sistem spread spectrum memiliki banyak kelebihan diantaranya mampu menghilangkan pengaruh akibat multipath fading. Pada time domain, perlawanan terhadap multipath berdasar pada fakta bahwa bentuk sinyal PN yang terdelay akan mempunyai korelasi yang lemah dengan sinyal PN yang asli, dan akan muncul sebagai pemakai yang tidak berkorelasi sehingga akan diabaikan oleh penerima. Fenomena Fading yang terjadi dapat dimodelkan secara matematis menurut distibusi Rayleigh, dan lebih dikenal dengan Rayleigh Fading Model. Multipath fading yang menjadi masalah pada sistem komunikasi bergerak dapat dikurangi dengan memakai sistem Direct Sequence-CDMA yang menggunakan penerima jamak dan mengatur penerima-penerima tersebut untuk mendapatkan sinyal yang diinginkan yang disebut RAKE Receiver.

Fading

Fading merupakan karakterisktik utama dalam propagasi radio bergerak. Fading dapat didefinisikan sebagai perubahan fase, polarisasi dan atau level dari suatu sinyal terhadap waktu. Definisi dasar dari fading yang paling umum adalah yang berkaitan dengan mekanisme propagasi yang melibatkan refraksi, refleksi, difraksi, hamburan dan redaman dari gelombang radio. Pada sistem komunikasi bergerak terdapat dua macam fading yaitu short term fading dan long term fading.

Short term fading sebagian besar disebabkan oleh pantulan multipath suatu gelombang transmisi oleh penghambur lokal seperti rumah-rumah, gedung-gedung dan bangunan lain atau oleh halangan lain seperti hutan (pepohonan) yang mengelilingi suatu unit bergerak tetapi tidak oleh gunung atau bukit yang terletak diantara lokasi pemancar dan penerima. Berikut beberapa kondisi yang memberikan gambaran mengenai fenomena short term fading tersebut.

Kondisi I : Penerima dalam keadaan diam, dikelilingi oleh beberapa obyek yang bergerak seperti kendaraan lain (Gambar 1). Sinyal yang diterima akan menunjukkan adanya fading yang bergantung pada laju kendaraan dan jarak dari kendaraan-kendaraan tersebut terhadap unit penerima bergerak.

Gambar 1. Kondisi 1 : Unit Penerima dalam keadaan diam

Kondisi II : Unit penerima bergerak dengan kecepatan V, dianggap tidak ada penghambur diantara pemancar dan penerima (Gambar 2). Sinyal yang datang dengan sudut phase ? pada penerima :

Sr = A exp[j(2pftt - bx cos q )] (1)

dimana :

b= 2 p/l

ft = Frekuensi Transmisi

x = v * t (jarak perpindahan)

A = Amplitudo

Persamaan (1) dapat ditulis : Sr = A exp[j2p(ft - v/l cos q )t] (2), dimana Frekuensi Doppler fd adalah : fd = (v/l) cos q (3), Amplitudo sinyal |Sr| = A pada baseband adalah konstan. Frekuensi diterima fr dapat ditunjukkan : fr = ft - v/l cos q (4). Ketika unit penerima bergerak menjauhi sumber, q = 0, frekuensi diterima fr = ft - V/l.. Ketika penerima bergerak mengelilingi sumber, q = 90o, fr = ft. Ketika penerima bergerak menuju sumber, q = 180o dan fr = ft + V/l.

Gambar 2 Kondisi II : Penerima dalam keadaan bergerak (tidak ada pantulan)

Kondisi III : Penerima bergerak dengan kecepatan V diantara pemancar dan penerima dengan satu penghambur (Gambar 3). Sinyal yang datang pada penerima merupakan jumlahan dari sinyal langsung (dengan sudut fase = 0) dan sinyal yang melewati penghambur (dengan sudut fase q1 ).

Dengan menggunakan persamaan (2) untuk tiap sinyal, sinyal yang diterima diberikan :

(5)

Kondisi tiga ini merupakan dasar dari multipath fading.

Gambar 3. Kondisi III : Penerima dalam keadaan bergerak

(dengan penghambur)

Permasalahan Akibat Multipath

Dalam sistem komunikasi bergerak, perambatan sinyal antara pemancar dan penerima melalui berbagai lintasan yang berbeda. Lintasan yang berbeda-beda tersebut mengakibatkan kuat sinyal penerimaan menjadi bervariasi.

Adanya multipath ini memungkinkan sinyal yang dikirim dapat diterima meskipun lintasan terhalang, tetapi disamping itu dengan adanya multipath kondisi lingkungan akan selalu berubah-ubah, hal ini sangat mempengaruhi pada penerimaan sinyal pada penerima ditambah dengan posisi penerima yang bergerak. Masalah yang dapat ditimbulkan karena adanya multipath antara lain multipath fading, delay spread, Doppler shift dan intersymbol interference.

Multipath Fading

Sinyal yang diterima oleh penerima merupakan jumlah superposisi dari keseluruhan sinyal yang dipantulkan akibat banyak lintasan (multipath). Hal ini menyebabkan kuat sinyal yang diterima oleh penerima akan bervariasi dengan cepat, dan terjadi fenomena sinyal fading cepat (short term fading). Karena rendahnya antena MS dan adanya struktur bangunan yang mengelilingi MS, menyebabkan fluktuasi yang cepat pada penjumlahan sinyal-sinyal multipath menurut distribusi statistik yang disebut distribusi Rayleigh yang dikenal dengan Rayleigh Fading. Fading yang terjadi secara lambat akibat pengaruh efek bayangan dari berbagai halangan disebut fading lambat (shadowing). Fading ini mengakibatkan fluktuasi level daya yang diterima selama MS bergerak.

Delay Spread

Panjang lintasan dan perlakuan perlambatan gelombang yang berbeda-beda mengakibatkan sinyal-sinyal multipath sampai pada penerima dengan variasi waktu tunda. Sebuah impuls yang dikirimkan oleh pemancar akan diterima oleh penerima bukan lagi sebuah impuls melainkan sebuah pulsa dengan lebar penyebaran yang disebut delay spread. Delay spread ini dapat menimbulkan interferensi antar simbol, karena setiap simbol akan saling bertumbukan dengan simbol sebelum dan sesudahnya. Level interferensi antar simbol ini ditentukan oleh kecepatan transmisi bit. Jadi kecepatan transmisi bit atau simbol pada sistem komunikasi bergerak digital dibatasi oleh delay spread.

Intersymbol Interference

Pada suatu media waktu dispersif, laju transmisi Rb pada transmisi digital dibatasi oleh fenomena delay spread. Delay spread menyebabkan terjadinya intersymbol interference (ISI) pada transmisi data. Guna menghindari ISI, maka laju transmisi (Rb) sebaiknya tidak melebihi kebalikan dari harga delay spread (), jika unit tidak bergerak : Rb = 1/L (6).

Namun apabila unit dalam keadaan bergerak, harga Rb : Rb = 1 / 2pL (7)

Doppler Shift

Doppler Shift merupakan perubahan frekuensi atau pergeseran frekuensi radio yang disebabkan oleh gerakan MS. Pergeseran frekuensi ini tergantung pada kecepatan dan arah gerak MS yang akan menyebabkan modulasi frekuensi acak pada sinyal radio bergerak. Pergeseran Doppler dipengaruhi propagasi lintasan jamak yang dapat memberikan pergeseran positif atau negatif pada saat yang sama untuk lintasan yang berbeda. Pada saat MS bergerak relatif terhadap BS, MS merasakan bergesernya frekuensi terima dari frekuensi pemancar. Pergeseran frekuensi tersebut sebesar :

fd = v/l cos q (8)

dimana, v adalah kecepatan MS relatif terhadap BS, l merupakan panjang gelombang dari frekuensi pemancar dan q menunjukkan sudut datang. Doppler Shift dapat menyebabkan menurunnya kualitas suara.

Rayleigh fading

Pada kanal komunikasi bergerak, distribusi Rayleigh biasa digunakan untuk menjelaskan perubahan waktu dari selubung sinyal fading datar (flat fading) yang diterima, atau selubung dari satu komponen multipath. Telah diketahui bahwa selubung dari jumlah antara dua sinyal derau gaussian membentuk distribusi Rayleigh. Gambar 4 menunjukkan sebuah sinyal selubung yang terdistribusi secara Rayleigh sebagai fungsi waktu. Distribusi Rayleigh mempunyai fungsi kerapatan probabilitas diberikan oleh :

(9)

p(r) = 0 , untuk r yang lain. Dimana s adalah nilai rms dari level sinyal yang diterima sebelum detektor, dan s2 adalah daya waktu rata-rata dari sinyal yang diterima sebelum detektor. Probabilitas yang menunjukkan selubung dari sinyal yang diterima tidak melebihi suatu harga R yang spesifik ditunjukkan dengan cumulative distribution function (CDF) atau fungsi distribusi kumulatif :

(10)

Gambar 4. Selubung Rayleigh Fading

Nilai rata-rata rmean dari distribusi Rayleigh diberikan :

(11)

dan variance dari distribusi Rayleigh diberikan oleh sr2, yang merepresentasikan daya pada sinyal selubung.

(12)

Nilai rms dari selubung adalah akar dari rata-rata kuadrat, atau.....

Median dari r dicari dari :

(13)

dan

(14)

Dari persamaan (11) dan (14) dapat diketahui bahwa mean dan median hanya berbeda 0.55 dB dalam sinyal Rayleigh fading. Ingat bahwa median sering digunakan dalam prakteknya, data fading biasanya didapat dari percobaan dan distribusi yang teliti tidak bisa diasumsikan. Dengan menggunakan median sebagai nilai rata-rata, dapat dengan mudah membandingkan distribusi fading yang berbeda yang mungkin mempunyai variasi rata-rata yang besar.

Gambar 5. Fungsi Kerapatan Probabilitas Rayleigh

Two-ray Rayleigh Fading

Dalam sistem komunikasi bergerak modern dengan laju data yang tinggi, memodelkan efek dari multipath seperti fading menjadi sangat penting. Model multipath yang paling banyak digunakan untuk model simulasi adalah 2-ray Rayleigh fading yang independen.

Gambar 6. Model Two-Ray Rayleigh Fading

Gambar 6 menunjukkan blok diagram model kanal independen 2-ray Rayleigh fading. Respon impuls dari model adalah :

(15)

dimana a1 dan a2 adalah independen dan terdistribusi secara Rayleigh, f1 dan f? independen dan terdistribusi seragam melalui 0 – 2 p , dan t adalah delay waktu antara kedua lintasan. Dengan mengatur a2 sama dengan nol, kondisi khusus dari satu kanal Rayleigh fading datar (flat rayleigh fading channel) diberikan :

(16)

Dengan merubah-rubah t , dapat dilakukan untuk membuat range frekuensi yang lebar dari efek frekuensi selektif fading. Waktu korelasi yang tepat dari variabel random Rayleigh a1 dan a2 dapat dicapai dengan membangkitkan dua bentuk gelombang yang independen.

Rake Receiver

Dalam sistem spread spectrum CDMA, laju chip jauh lebih besar daripada lebar pita fading datar dari kanal. Dimana teknik modulasi konvensional memerlukan equalizer untuk menghilangkan interferensi intersimbol. Kode spreading CDMA dirancang untuk menghasilkan korelasi yang sangat rendah diantara chip yang dikirim. Dapat dilihat bahwa delay spread propagasi dalam kanal radio hanya menghasilkan versi jamak dari sinyal yang dikirim pada penerima. Jika komponen multipath tersebut memiliki delay yang lebih besar dari durasi chip, maka komponen tersebut akan muncul seperti noise yang tidak berkorelasi pada penerima CDMA.

Komponen multipath tidak bisa begitu saja diabaikan. Karena adanya informasi yang penting dalam komponen multipath, penerima CDMA dapat menggabungkan sinyal yang terdelay dengan sinyal langsung untuk memperbaiki SNR pada penerima, sistem ini dinamakan RAKE Receiver. RAKE Receiver menggabungkan sinyal-sinyal asli yang terdelay dengan memakai penerima yang memiliki korelasi yang terpisah untuk tiap sinyal multipath.

Gambar 7. Implementasi M cabang RAKE Receiver

Gambar 7 menunjukkan blok diagram RAKE Receiver untuk sinyal CDMA dimana komponen-komponen multipath tidak mempunyai korelasi antara satu dengan lainnya ketika delay propagasi lebih dari periode chip.

Sebuah RAKE Receiver menggunakan korelator lebih dari satu untuk mendeteksi M komponen multipath yang terkuat. Output dari setiap korelator mempunyai bobot untuk memberikan perkiraan yang lebih baik dibandingkan dengan satu komponen. Demodulasi dan pengambilan keputusan bit (bit decision) tergantung pada output dari korelator M.

Di luar ruangan (outdoor), delay antara komponen multipath mempunyai nilai cukup besar dan jika laju chip telah ditentukan, autokorelasi yang rendah dari spread spectrum CDMA dapat membuktikan bahwa antara komponen multipath akan tidak berkorelasi satu sama lain.

Diasumsikan terdapat M korelator yang digunakan dalam penerima CDMA untuk menangkap M komponen multipath yang terkuat. Pemberian bobot digunakan untuk memberikan kombinasi linier dari output korelator untuk deteksi bit. Korelator 1 telah disinkronkan untuk multipath yang terkuat m1. Komponen multipath m2 datang lebih lambat t daripada komponen m1. Korelator kedua disinkronkan untuk m2. Korelator ini mempunyai korelasi yang erat dengan m2 tetapi mempunyai korelasi yang rendah dengan m1. Perlu diingat bahwa jika hanya menggunakan satu korelator pada penerima, jika output dari korelator tersebut rusak karena fading, penerima tidak dapat membetulkan kerusakan tersebut. Pengambilan keputusan bit yang berdasarkan penggunaan satu korelator akan menghasilkan bit error rate (BER) yang tinggi. Pada RAKE Receiver, jika output dari satu korelator rusak oleh fading, korelator yang lain mungkin tidak rusak, dan sinyal yang rusak tidak dihitung pada saat proses pemberian bobot. Keputusan yang diambil berdasar pada kombinasi dari M keputusan statistik terpisah yang ditawarkan oleh RAKE Receiver dapat mengatasi pengaruh akibat fading dan memperbaiki penerimaan CDMA.

M keputusan statistik diberi bobot untuk membentuk semua keputusan statistik seperti ditunjukkan gambar 8 Output dari M korelator dinotasikan sebagai Z1, Z2, Z3, ..., ZM. Masing-masing diberi bobot a1,a2,a3,…,aM. Koefisien bobot yang diberikan berdasarkan pada kuat sinyal atau SNR dari tiap output korelator. Jika kuat sinyal atau SNR yang keluar dari korelator kecil, akan diberikan faktor bobot yang kecil pula. Total keluaran Z' dapat diberikan :

(17)

Koefisien bobot aM, dinormalisasi dengan kuat sinyal output dari korelator dan output dari korelator tersebut dijumlahkan semua, seperti ditunjukkan :

(18)

Seperti pada equalizer adaptif dan penggabungan diversitas, ada banyak cara untuk membangkitkan koefisien bobot. Berdasar pada interferensi multiple akses, cabang RAKE dengan amplitudo multipath yang kuat tidak akan diperlukan untuk menghasilkan output yang kuat setelah proses korelasi. Pemilihan koefisien bobot berdasar pada output dari korelator menghasilkan kinerja RAKE Receiver yang lebih baik.

Penutup

Membuat permodelan secara matematis sangat perlu dilakukan untuk mengetahui performansi suatu sistem, dalam tulisan ini saya mencoba memberikan aspek matematis dari suatu fading dimana salah satu permodelan fading dalam komunikasi bergerak adalah Rayleigh Fading. Pada tulisan mendatang akan ditampilkan hasil dari simulasi sistem spread spectrum dengan menggunakan RAKE Receiver untuk mengurangi gangguan akibat Multipath Fading. Tulisan ini diharapkan dapat dipakai sebagai bahan tambahan untuk penelitian pada sistem komunikasi spread spectrum.

Daftar Pustaka

Alan V. Oppenheim, Signals and Systems, Prentice Hall India, Private Limited, 1990.
Bernard Sklar, Rayleigh Fading Channels in Mobile Digital Communication Systems Part I:Characterization, IEEE Communication Magazine, July 1997.
Brian D. Woerner, J. H. Reed, T.S. Rappaport, Simulation Issues for Wireless Modems, IEEE Communications Magazine Vol. 32 No. 7, July 1994.
G.R. Cooper, C.D. Gillem, Modern Communications and Spread Spectrum, McGraw Hill Book Co, Singapore 1988.
John G. Proakis, Digital Communication, McGraw-Hill Publishing Company 1983.
K.Sam Shanmugam, Digital and Analog Communication System, John Wiley & Sons, Inc. 1979.
K. Thompson, D. Whippler, Concepts of CDMA, Wireless Communication Symposium, Hewlett Packard Company, 1993.
R. L. Peterson, R.E. Ziener, D.E. Burth, Introduction to Spread Spectrum Communication, Prentice Hall, 1995.
Theodore S. Rappaport, Wireless Communication Principles and Practise, Prentice Hall PTR Upper Sadle River, New Jersey 07458, 1996.
William C.Y. Lee, Mobile Communication Design Fundamentals, second Edition. New York : Wiley and Sons, Inc. 1993.

Tantangan Aplikasi Wireless Generasi 3 (3G)

2013-01-14T15:03:00.000+07:00

Sobat, berikut saya tuliskan artikel yg cukup bagus yang saya dapat saat mengikuti training.

Telah banyak menjadi pembicaraan saat ini bahwa telah terjadi revolusi dalam perkembangan teknologi informasi. Bahkan dikatakan pada saat ini telah terjadi evolusi teknologi informasi seiring dengan berkembang pesatnya teknologi dan layanan komunikasi bergerak di dunia (mobile evolutions) [1]. Hal ini ditunjukkan dengan terus bertambahnya ribuan subscriber baru ke dalam jaringan wireless di dunia. Para ahli, pengembang aplikasi, dan pelaku bisnis utama di bidang ini kemudian membentuk forum studi dan diskusi untuk merumuskan standar teknologi jaringan dan aplikasi yang mendukung perkembangan teknologi ini. Forum tersebut hingga saat ini telah merumuskan arah perkembangan dan standar teknologi wireless generasi-3 (3G) yang diharapkan dapat diterapkan pada pertengahan 2002 nanti. [1]

1. Sejarah Jaringan Wireless/ Telepon Seluler
Sejarah perkembangan teknologi jaringan wireless hingga saat ini dibagi menjadi 3 generasi yang masing-masing disebut generasi-1 (1G), generasi-2 (2G), dan generasi-3 (3G). Generasi-1 dimulai pada akhir tahun 1970-an di Amerika (di Eropa pada awal tahun 1980-an). Advanced Mobile Phone Service (AMPS) pertama kali diperkenalkan di New Jersey dan Chicago pada tahun 1978. AMPS merupakan sistem telepon wireless analog yang, untuk ukuran waktu itu, cukup sukses di Amerika. AMPS berhasil memberikan pelayanan telepon bergerak yang dapat menjangkau sebagian besar daratan Amerika Serikat. Namun AMPS masih banyak memiliki kelemahan, yaitu antara lain dalam hal mobilitas pengguna yang sangat terbatas karena belum adanya kemampuan handover yang menyebabkan pembicaraan dari pengguna akan segera terputus apabila dia berada di luar jangkauan area, efisiensi yang sangat kecil karena keterbatasan kapasitas spektrum yang menyebabkan hanya sedikit pengguna saja yang dapat berbicara dalam waktu bersamaan, dan sistem ini tidak dapat dioptimasi lebih lanjut karena keterbatasan kemampuan kompresi dan coding data. Selain dari hal-hal tersebut, sistem ini harus mempergunakan perangkat dan peralatan yang berat dan tidak praktis serta masih sangat mahal untuk ukuran waktu itu. Generasi-1 telepon wireless untuk kawasan Eropa ditandai dengan diluncurkannya paling tidak 9 standar sistem analog di awal tahun 1980-an, seperti Nordic Mobile Telephony (NMT) di Skandinavia, Total Access Communications System (TACS) di Inggris, C450 di Jerman, dll., dimana satu sama lain tidak saling berinterkoneksi. Banyaknya standar jaringan yang muncul menjadikan kemampuan jelajah dari masing-masing jaringan yang sangat terbatas disamping efisiensi dari sistem sendiri yang masih sangat kecil.

Generasi-2 (2G) telepon wireless dipelopori dari kawasan Eropa yang diawali pada kebutuhan bersama terhadap satu sistem jaringan baru yang dapat menjadi standar jaringan yang berlaku dan dapat diterapkan di seluruh kawasan Eropa. Dalam sistem baru juga harus terdapat kemampuan yang dapat mengantisipasi mobilitas pengguna serta kemampuan melayani lebih banyak pengguna untuk menampung penambahan jumlah subscriber baru. Karena hal ini tidak dapat dilakukan dengan mempertahankan sistem analog, maka kemudian diputuskan untuk merombak sistem dan menggantinya dengan sistem digital. Standar baru diperkenalkan dengan nama Global Standard for Mobile Communications (GSM). GSM pada awalnya adalah kepanjangan dari Groupe Speciale Mobile, sebuah badan gabungan dari para ahli yang melakukan studi bersama untuk menciptakan standar GSM tersebut. Generasi-2 (2G) di Amerika Serikat ditandai dengan diluncurkannya standar jaringan baru yang juga bersistem digital yang diberi nama Digital AMPS (D-AMPS) (disebut juga TDMA – Time Division Multiple Access). Sistem digital lainnya yang muncul di Amerika adalah IS-95 atau cdma-One, yang merupakan sistem digital yang berbasis teknologi CDMA (Code Division Multiple Access) dan diperkenalkan oleh Qualcomm pada pertengahan 1990-an. Untuk negara-negara di benua Asia, pertama kali mereka mengadopsi sistem telepon wireless digital dengan menerapkan teknologi jaringan GSM. Khusus di negara Jepang, berkembang sistem Personal Digital Cellular (PDC) yang mereka kembangkan sendiri dan hanya berlaku di negeri itu. Jepang sendiri hingga saat ini telah mengembangkan sendiri sistem digital selulernya hingga meninggalkan negara-negara di kawasan lainnya ditandai dengan kemajuan layanan dan terus bertambahnya jumlah subscriber di jaringan mereka, namun demikian sistem yang mereka kembangkan tetaplah sistem yang eksklusif dan hanya berlaku di Jepang saja. [1]

Diperkenalkannya sistem telepon wireless/ seluler digital memberikan beberapa kelebihan, yaitu antara lain suara yang dihasilkan menjadi lebih jernih, efisiensi spektrum/ frekuensi yang menjadi meningkat, serta kemampuan optimasi sistem yang ditunjukkan dengan kemampuan kompresi dan coding data digital. Handset yang diperlukan untuk sistem ini juga menjadi sangat simpel, kecil, dan ringan, karena digunakannya chip digital untuk SIM (subscriber identification module). Teknologi chip digital juga memungkinkan penambahan fitur-fitur baru sebagai layanan tambahan, seperti voice mail, call waiting, dan sort message service (SMS). SMS sendiri merupakan fitur GSM yang paling poluler hingga saat ini. Hingga bulan September 2001, diketahui penggunaan SMS di dunia hingga 23 milyar kiriman pesan SMS per bulan (www.gsmworld.com). SMS sendiri merupakan paket pesan singkat sebesar maksimal 160 byte.

Hingga pertengahan tahun 2000 terhitung jumlah subscriber telepon wireless (telepon seluler) digital 2G terbanyak yang masih dikuasai oleh jaringan GSM (lihat Tabel 1). Jumlah subscriber GSM bertambah 10 juta tiap bulannya dan tersebar di Eropa, Asia, Australia dan sebagian Amerika Utara. Pada tahun 2000 GSM mulai mengembangkan pasar dan infrastruktur di Amerika Selatan (www.gsmworld.com).

Teknologi wireless generasi-3 (3G) hingga saat ini dikembangkan oleh suatu kelompok yang diakui dan merupakan kumpulan para ahli dan pelaku bisnis yang berkompeten dalam bidang teknologi wireless di dunia. Kesepakatan 3G tertuang dalam International Mobile Telecommunications 2000 (IMT 2000) dan antara lain memutuskan bahwa standar 3G akan bercabang menjadi 3 standar sistem yang akan diberlakukan di dunia, yaitu Enhanced Datarates for GSM Evolution (EDGE), Wideband-CDMA (WCDMA), dan CDMA2000. [1]

Teknologi 3G diperkenalkan pada awalnya adalah untuk tujuan sebagai berikut: [1]
a. menambah efisiensi dan kapasitas jaringan
b. menambah kemampuan jelajah (roaming)
c. untuk mencapai kecepatan transfer data yang lebih tinggi
d. peningkatan kualitas layanan (Quality of Service – QOS)
e. mendukung kebutuhan internet bergerak (mobile internet)

2. Sistem Wireless Saat Ini dan Masa Depan
Pada saat ini telah berlaku 4 sistem digital wireless 2G di dunia, yaitu TDMA, GSM, PDC, dan cdma-One. Para ahli berdiskusi untuk merumuskan migrasi yang “smooth” keempat sistem ini untuk menuju ke teknologi generasi-3. Sistem lama pada dasarnya tidak akan dihapus atau dibuang begitu saja, walaupun pengembangan sistem baru adalah berarti pembangunan infrastruktur yang juga harus baru. Migrasi yang “smooth” (smooth evolution) ini dirumuskan oleh para ahli sebagaimana rekomendasi yang tertuang dalam International Mobile Telecommu-nications 2000 (IMT 2000) yang dikeluarkan oleh International Telecommunications Union (ITU). Pengembangan 3G dilakukan dengan pengembangan teknologi antara yaitu teknologi generasi-2,5 (2,5G) yang pada dasarnya adalah pengenalan teknologi paket data. Karena perbedaan teknologi dan penggunaan frekuensi pada keempat teknologi 2G maka jalur menuju ke generasi-3 bagi merekapun akan berbeda seperti tergambar dalam gambar 1. [1,4]

Keempat proses evolusi teknologi 2G menuju teknologi 3G diterangkan secara ringkas berikut ini.

2.1. Evolusi GSM
Seperti halnya teknologi 2G lainnya teknologi GSM memiliki karakteristik yang dapat menangani suara secara efisien namun memiliki keterbatasan dalam kemampuan transfer data aplikasi internet. Komunikasi data pada GSM dijalin melalui mekanisme circuit-switched connection yang berarti hubungan diawali dengan dial dari pengguna dan diakhiri dengan pemutusan hubungan. Apabila pengguna ingin mengakses data lagi maka mereka harus melakukan dial lagi. Hal inilah yang menjadikan keterbatasan GSM dimana pengguna akan selalu dibebani biaya koneksi selama waktu mereka membuka mengakses data. Untuk memecahkan masalah tersebut maka dibutuhkan teknologi paket data untuk GSM menggunakan packet-switched connection.

Pada awal tahun 2000 muncul teknologi High Speed Circuit Switched Data (HSCSD). Teknologi ini memiliki mekanisme transfer data circuit-switched yang mirip dengan GSM, namun memiliki kelebihan dalam kemampuan untuk menggunakan lebih dari satu timeslot dari 8 timeslot pada paket data GSM untuk satu kali koneksi (GSM hanya dapat menggunakan satu timeslot untuk satu koneksi). Kemampuan ini menjadikan HSCSD dapat mencapai kecepatan transfer data hingga 57,6 kbps. [1]

Paket data untuk GSM diperkenalkan pertama kali dengan diluncurkannya General Packet Radio Service (GPRS). GPRS merupakan teknologi overlay yang disisipkan di atas jaringan GSM untuk menangani komunikasi data pada jaringan. Dengan kata lain dengan menggunakan handset GPRS, komunikasi data tetap berlangsung di atas jaringan GSM dengan GSM masih menangani komunikasi suara dan transfer data ditangani oleh GPRS. Pengembangan teknologi GPRS di atas GSM dapat dilakukan secara efektif tanpa menghilangkan infrastruktur lama, yaitu dengan penambahan beberapa hardware dan upgrade software baru pada terminal/ station dan server GSM. Kecepatan transfer data GPRS dapat mencapai hingga 160 kbps.

Teknologi GPRS memiliki 3 fitur keunggulan, yaitu: [1]

Allways Online. GPRS menghilangkan mekanisme dial kepada pengguna pada saat ingin mengakses data, sehingga dikatakan GPRS selalu online karena transfer data dikirim berupa paket dan tidak bergantung pada waktu koneksi.
An Upgrade to existing networks (GSM dan TDMA). Adopsi sistem GPRS tidak perlu menghilangkan sistem lama karena GPRS dijalankan di atas infrastruktur yang telah ada.
An Integral part of EDGE and WCDMA. GPRS merupakan inti dari mekanisme pengiriman paket data untuk teknologi 3G selanjutnya.

EDGE dan WCDMA merupakan langkah selanjutnya dari migrasi GSM setelah diterapkannya GPRS. EDGE merupakan migrasi GSM yang paling efisien untuk menuju ke generasi-3. EDGE tidak mengubah dan mengganti infrastruktur lama karena EDGE tetap menggunakan mekanisme transfer data GSM/GPRS. EDGE dikonsentrasikan pada pengembangan kapasitas dan efisiensi transfer data dengan memperkenalkan skema coding pada data yang dapat menyebabkan setiap timeslot data mentransfer data lebih banyak dan menghasilkan kecepatan transfer data yang meningkat pula secara signifikan (hingga 384 kbps). [1]

WCDMA atau Wideband-CDMA (di Eropa disebut UMTS, Universal Mobile Telecommunications System) merupakan sistem yang memiliki interface radio yang sama sekali baru dan berbeda dengan GSM/ GPRS. WCDMA berbasis pada teknologi CDMA (Code Division Multiple Access) yang menggunakan code untuk memisahkan pengguna dalam satu frame/ paket data. Walaupun berbeda dengan sistem GSM/ GPRS, handset WCDMA pertama yang diluncurkan masih dapat digunakan pada area GSM/ GPRS. Hal ini untuk menghindari pembangunan infrastruktur yang sama sekali baru yang sangat memakan biaya. Untuk itu investasi WCDMA tetap akan menggunakan jaringan GSM/ GPRS atau EDGE sebagai jaringan pendukung terutama untuk menjangkau area pedesaan dan pedalaman. Teknologi CDMA yang menggunakan code untuk memisahkan pengguna akan memperbesar efisiensi dan kapasitas kanal dalam menampung pengguna yang mengakibatkan peningkatan kecepatan transfer data hingga 400 kbps. [1]

2.2. Evolusi TDMA
Dalam TDMA (Time Division Multiple Access), teknologi paket data telah diperkenalkan dalam bentuk Cellular Digital Packet Data (CDPD) pada tahun 1992. Teknologi CDPD memberi kemampuan kepada D-AMPS/ AMPS untuk komunikasi suara maupun data menggunakan kanal jaringan. Mirip dengan GPRS, sebagai data paket pada jaringan, CDPD dapat menjalankan aplikasi Internet Protocol (IP) dan dapat bertindak sebagai ekstensi internet di mana pengguna dapat merasa online terus menerus. Walaupun demikian, pada awal diperkenalkannya, belum ada aplikasi mobile internet yang dapat menggunakan teknologi CDPD. Baru pada Mei 2000 AT&T memperkenalkan layanan PocketNet yang merupakan aplikasi mobile internet HDML (mirip WAP) yang menggunakan CDPD. Handset yang mendukung layanan ini kemudian diciptakan dengan kemampuan transfer data suara serta mobile internet.

Migrasi TDMA/ CDPD ke teknologi generasi-3 (3G) mengarah kepada teknologi EDGE. GSM dan TDMA adalah dua teknologi jaringan wireless yang memiliki kesamaan karena keduanya menggunakan teknologi TDMA. Pengguna pada kedua jaringan dapat saling berinterkoneksi. Untuk itu kemudian dibutuhkan 2 versi teknologi EDGE, yaitu EDGE yang menggunakan struktur kanal TDMA dan EDGE yang menggunakan kanal GSM. Meskipun demikian kedua versi EDGE tersebut masih saling compatible dan tetap dapat saling berhubungan. [1]

2.3. Evolusi cdma-One
Karakter migrasi teknologi cdma-One ke teknologi generasi-3 mirip dengan migrasi GSM, yang menginginkan kecepatan transfer data suara dalam mekanisme circuit-switched yang lebih tinggi, jaringan yang selalu online, serta adopsi teknologi paket data. Cdma-One akan bermigrasi ke teknologi generasi-3 menuju ke CDMA2000. Teknologi paket data pada CDMA 2000 berbasis pada Mobile IP di mana paket data yang berjalan di atas jaringan akan membawa IP address yang merupakan ekstensi untuk mobile internet. Visi utama dari CDMA2000 3G adalah untuk menerapkan arsitektur jaringan yang berbasis pada Internet Engineering Task Force (IETF) IP (atau disebut juga Mobile IP). Dengan mobile IP akses internet menggunakan perangkat seluler akan menjadi sangat fleksibel. Kita dapat memilih untuk menggunakan static atau dynamic IP-address tergantung kepada jaringan di mana dia berada. Dengan Mobile IP karena dengan menggunakan W-LAN cards dan CDMA2000 radio card (pada laptop) kita dapat terus mengakses internet menggunakan IP address yang sama ketika kita bergerak baik ketika berada dalam jaringan CDMA2000 maupun pada jaringan lain. Jaringan lain yang kita masuki ketika kita keluar dari jaringan asal akan dapat tetap menggunakan IP address lama yang sebelumnya telah kita pergunakan. [1]

2.4. Evolusi PDC
Kemajuan teknologi dan layanan aplikasi wireless di Jepang telah diakui dan meninggalkan negara-negara di kawasan lainnya. NTT DoCoMo (Nippon Telephone & Telegraph DoCoMo) dan beberapa perusahaan telekomunikasi Jepang lainnya saat ini telah bersiap dengan teknologi 3G dan ingin segera memperkenalkan teknologi layanan multimedia kepada para pelanggan/ subscriber di jaringan wireless mereka. Namun demikian, belajar dari pengalaman penerapan sistem PDC di masa lalu dimana mereka terisolasi dari negara-negara lainnya, mereka tidak mengharapkan situasi demikian terulang lagi. Untuk itu penerapan teknologi 3G di negara mereka dilakukan dengan melibatkan partner telekomunikasi dari kawasan negara lain seperti European Telecommunications Standards Institue (ETSI) dan Association of Radio In Business (ARIB). 3G di negara mereka kemudian disepakati diterapkan berdasarkan standar 3G internasional seperti yang disepakati forum 3GPP (Third Generation Partnership Project). Sebelumnya, NTT DoCoMo telah memperkenalkan teknologi paket data pada PDC, disebut P-PDC, yang dijalankan pada jaringan I-Mode mereka. Setelah itu, terjadi migrasi PDC ke teknologi generasi-3 yang berlangsung sangat cepat hingga meninggalkan negara-negara lainnya. Operator jaringan wireless di Jepang akhirnya memutuskan untuk mengadopsi teknologi dan layanan WCDMA yang telah direncanakan akan diluncurkan pada tahun 2001 ini. [1]

3. Internet Bergerak
Internet bergerak atau Mobile Internet, adalah hasil konvergensi dari teknologi fixed-internet dan teknologi telepon bergerak (mobile telephony). Perkembangan teknologi internet bergerak berjalan seiring dengan kemajuan teknologi transfer data di atas jaringan wireless. Perusahaan wireless Ericsson memperkirakan akan terdapat sekitar 600 juta pengguna internet bergerak hingga pada tahun 2004 nanti. [1] Pada saatnya akan sulit untuk membedakan fixed-internet dan mobile internet, karena nantinya akan banyak aplikasi yang mendukung keduanya.

Perusahaan infrastruktur seperti Ericsson, Nokia, Motorola, dll., maupun operator wireless terkemuka seperti Vodafone, Sonera, dan AT&T, telah bersepakat dengan membentuk forum untuk mengantisipasi perkembangan teknologi 3G. Mereka bersepakat untuk membuat standar untuk memproduksi teknologi dan layanan yang mendukung perkembangan 3G. Produk-produk yang telah dihasilkan antara lain WAP (WAP forum), Bluetooth (Bluetooth Special Interest Group), GPRS, dan kesepakatan standard 3G (3GPP). Kondisi ini dapat memacu kehadiran pihak ketiga sebagai pengembang aplikasi internet bergerak maupun sebagai content developer.

Internet bergerak pada saat ini masih pada tahap awal perkenalannya, dan orang masih belum begitu memahami bentuk sebenarnya. Perkembangan mobile internet pada dasarnya tergantung dari 3 faktor utama: [1]
a. Ketersediaan aplikasi dan content
b. Ketersediaan perangkat pendukung dengan harga terjangkau
c. Kemudahan penggunaan dan kemampuan koneksi

Elemen penting yang akan menjadi kelebihan internet bergerak dibandingkan dengan internet konvensional (fixed-internet) dan akan diterapkan pada aplikasi-aplikasinya adalah: [1]

Personalisasi (personalization). Personalisasi dari aplikasi wireless dibangun agar aplikasi menjadi user-centric dan location centric sebagai kebalikan dari technology-centric, yang berarti ketika pengguna log-on ke internet maka preference pengguna akan teraktivasi. Dengan preference tersebut aplikasi kemudian dapat dikustomisasi sesuai dengan kebutuhan dari pengguna dan dapat disesuaikan pula dengan lokasi yang diketahui dimana pengguna berada. Dengan aplikasi agent yang diinstall pada handset (handset yang open-platform) maka agent akan dapat membantu mencarikan kebutuhan spesifik pengguna sesuai dengan preference pengguna tersebut.
Selalu online (allways online). Kondisi selalu online adalah dampak dari penggunaan teknologi paket data (seperti GPRS) yang menghilangkan prosedur dial-up untuk akses internet. Dengan selalu online maka hubungan pengguna dengan server akan semakin dekat dan sekiranya ada event menarik pengguna akan dapat seketika menerima notifikasi.
Mobilitas pengguna (mobility). Pengguna akan dapat menikmati aplikasi akses internet bergerak yang mudah digunakan namun sangat powerful, dalam arti dengan usaha sedikit memberi hasil yang besar. Hal ini mendukung mobilitas pengguna ketika menggunakan perangkat mobile-nya

4. Arsitektur Aplikasi Wireless
Sejak diperkenalkannya teknologi paket data di atas jaringan wireless (seperti GPRS), memberikan banyak peluang baru kepada pengembang aplikasi maupun content developer untuk mengembangkan berbagai aplikasi layanan komunikasi bergerak. Bagi para pengembang aplikasi, yang sangat dibutuhkan sekarang adalah adanya kesepakatan mengenai arsitektur terbuka dan tersedianya Application Programming Interfaces (API). 3G adalah teknologi yang dirumuskan berdasarkan kesepakatan para ahli yang berkompeten di bidangnya. Organisasi International Telecommunication Union (ITU) telah mengeluarkan rekomendasi sistem 3G yang tertuang dalam International Mobile Telecommunications 2000 (IMT-2000). Rekomendasi tersebut adalah: [1]

Quality of Service (QoS) yang dapat diperbandingkan dengan QoS dari jaringan PSTN
Pengembangan tahap pertama mendukung kecepatan transfer data hingga 2 Mbps
Kemampuan membangun terminal yang mendukung berbagai sistem, mulai dari sistem 2G hingga standar terbaru
Ketersediaan arsitektur yang terbuka yang memungkinkan pengembang aplikasi dapat dengan mudah membangun aplikasi yang bervariasi dan bermanfaat

Dunia telah mendapat pelajaran dari masa lalu dengan diterapkannya arsitektur pengembangan teknologi dan aplikasi yang bersifat tertutup dan tidak fleksibel serta hanya memungkinkan kesempatan untuk pengembangan teknologi yang bersangkutan. Arsitektur demikian digambarkan bersifat vertikal seperti tergambar pada gambar 2.

Dengan arsitektur yang bersifat vertikal seperti di atas, pengembangan teknologi hanya dapat dilakukan pada teknologi yang bersangkutan dan tidak dapat diterapkan (tidak compatible) pada teknologi lain. Hal inilah yang menyebabkan teknologi dan aplikasi yang berkembang bersifat vendor-technology oriented yang terutama terjadi di perusahaan besar yang ingin menciptakan pasar sendiri terhadap pelanggan yang membutuhkan produknya. Sebagai contoh, di masa lalu pelanggan dari jaringan CDMA tidak dapat mengakses SMS dari jaringan GSM, dan teknologi paket data CDPD hanya dapat dijalankan di jaringan TDMA (D-AMPS), atau juga pelanggan telepon fixed-line memiliki mesin penjawab yang berbeda dengan voice-mail yang terdapat pada telepon seluler. Dengan model arsitektur demikian, pengembang aplikasi dari pihak ketiga juga akan sangat sulit untuk berperan dan ikut bermain. Keterbatasan ini menjadi lebih terasa pada saat sekarang dimana internet telah dikembangkan dengan arsitektur terbuka.

Dengan ditemukannya teknologi paket data, dunia industri telekomunikasi saat ini semakin menyadari kebutuhan untuk menggerakkan para ahli dan pengembang aplikasi untuk segera mengembangkan internet bergerak (mobile internet). Dari pelajaran arsitektur lama yang bersifat tertutup, maka kunci dari langkah untuk mengawali gerakan ini adalah kebutuhan terhadap arsitektur pengembangan yang bersifat terbuka dan fleksibel dioperasikan di berbagai teknologi dan sistem jaringan wireless, tanpa mengesampingkan aspek keamanan dan kehandalan transfer data. Untuk hal itu memang dibutuhkan kerjasama dan kesepakatan antar berbagai penyedia jaringan. Dengan arsitektur terbuka, diharapkan akan dapat dikembangkan aplikasi multiplatform, yang dapat menjangkau pelanggan dari berbagai sistem jaringan wireless yang ada.

Solusi untuk itu adalah arsitektur pengembangan yang bersifat horisontal dengan 3 layer utama, yaitu layer applications, control, dan transport, seperti tergambar dalam gambar 3.

Arsitektur baru dikembangkan dengan sifat horisontal dan terdiri dari 3 layer utama, yaitu: [1]

Layer Aplikasi, yaitu layer dimana aplikasi dan layanan komunikasi bergerak dikembangkan dan dapat diakses oleh semua jaringan wireless yang ada
Layer Control, yaitu layer yang menangani aspek intelligent dari jaringan wireless, seperti dial setting, tracking mobiles, billing information management, dll.
Layer Transport, yaitu layer yang menangani transfer data dimana proses yang terjadi seperti routing, coding, dan switching menjamin transmisi data ke tujuan.

Dengan arsitektur baru di atas maka pengertian jaringan wireless tidak lagi dibedakan berdasarkan perbedaan sistem dan teknologi (seperti GSM, CDMA, dll.) namun menjadi terbagi atas dasar logika entitas fungsional. Ketiga layer di atas dioperasikan di atas interface yang terbuka (disebut Application Programming Interfaces - API). Tersedianya API yang terbuka membuat pengembang dari pihak ketiga tidak harus lagi memikirkan protokol telekomunikasi yang akan menghubungkan aplikasi yang akan dibangunnya, namun mereka dapat lebih berkonsentrasi pada kualitas, produksi, maupun distribusi dari aplikasi yang mereka bangun. [1]

Dengan arsitektur baru tersebut maka akan muncul kesempatan baru bisnis bagi pihak ketiga untuk bertindak sebagai Application Service Provider (ASP). ASP ini beroperasi hanya di layer aplikasi dengan fungsi menyediakan aplikasi dan layanan komunikasi bergerak tanpa harus memiliki dan mengoperasikan jaringan sendiri. Sebelumnya fungsi application service provider dengan fungsi operator jaringan hanya bisa dijalankan oleh perusahaan penyedia jaringan. Dengan semakin banyaknya pihak yang bermain dalam bisnis ini, maka pelanggan di pihak lain akan semakin merasa diuntungkan karena akan semakin banyak tersedia aplikasi dengan berbagai variasi dan harga yang kompetitif.

5. Arsitektur WAP (Wireless Aplication Protocol)
Wireless Application Protocol atau WAP telah menjadi standard internasional untuk menampilkan internet bergerak pada perangkat seluler. WAP dihasilkan dari kesepakatan para ahli dan vendor telekomunikasi terkemuka di dunia yang tergabung dalam WAP forum (www.wapforum.com). WAP forum, yang terbentuk pada Juli 1997, dipelopori oleh Ericsson, Motorola, Nokia, dan Phone.com dan hingga saat ini telah memiliki lebih dari 500 anggota. Versi terakhir dari WAP yang telah dihasilkan forum ini adalah WAP 1.2.1. pada Juni 2000. Hingga sekarang mereka masih mengerjakan WAP 2.0 yang berbasis pada XML dan XHTML. Dengan diperkenalkannya teknologi paket data, diperkirakan internet bergerak menggunakan WAP akan memiliki masa depan yang lebih menjanjikan dan dapat dimanfaatkan oleh penggunanya secara luas. [3]

WAP dirancang pertama kali sebagai protokol komunikasi bergerak yang tidak bergantung pada perangkat dan sistem tertentu. WAP dirancang sebagai bagian dari sistem 3G di masa depan seperti halnya Bluetooh dan GPRS. WAP merupakan protokol komunikasi bergerak yang terdiri dari beberapa layer dan dapat dijalankan pada sistem jaringan apapun yang digunakan. Hal ini seperti tergambar pada gambar 4.

WAP diciptakan sebagai protokol untuk komunikasi data jaringan wireless dengan latar belakang 3 pertimbangan, yaitu: [1]

Kondisi pasar penguna, yaitu karakter pasar yang berbeda dengan pelanggan fixed-internet. Dalam internet bergerak pengguna tidak akan melakukan surfing, dan penggunaannya akan lebih user-centric dan situation-centric di mana informasi yang disediakan dapat lebih cepat dan tepat ke sasaran.
Jaringan, yaitu karakter kecepatan data jaringan wireless yang rendah dan delay tinggi. Jaringan wireless juga memiliki masalah dalam jangkauan, dan untuk itu dibutuhkan infrastruktur dengan biaya tinggi untuk jangkauan hingga daerah-daerah di pedalaman.
Perangkat pendukung WAP, yaitu perangkat pendukung yang biasanya berkarakter tampilan layar kecil, memori kapasitas kecil, dan kekuatan prosesor yang rendah.

5.1. Komponen Arsitektur WAP
Berbeda dengan fixed-internet (gambar 5), internet bergerak menggunakan WAP memiliki arsitektur yang berbeda dengan node tambahan WAP Gateway (gambar 6). WAP Gateway berfungsi sebagai semacam penerjemah informasi dari content-server sebelum diteruskan kepada pengguna dengan perangkat bergeraknya.

Berikut ini keterangan komponen arsitektur WAP: [2]

Mobile Client. Pada perangkat mobile pengguna (client) terdapat aplikasi micro browser yang memiliki kesamaan fungsi seperti Internet Explorer atau Netscape Navigator seperti di PC. Micro browser ini sering disebut sebagai user agent yang berfungsi untuk memanggil obyek (informasi) dari server kemudian menampilkannya pada perangkat mobile. User agent ini bisa berbeda-beda sesuai dengan rancangan dari vendor yang menciptakan perangkat yang bersangkutan.
WAP Gateway. WAP Gateway berfungsi sebagai penerjemah informasi dari content server untuk ditampilkan pada perangkat mobile client serta sebaliknya. Mekanisme pekerjaan WAP Gateway seperti tergambar pada gambar 7.
WAP Gateway juga dapat berfungsi sebagai proxy. Fungsi WAP Gateway/ Proxy antara lain dapat dijabarkan sebagai berikut: [1]

Sebagai interface penghubung WAP protokol dengan protokol internet
Sebagai caches untuk header protokol yang memperkuat efisiensi transfer data
Caching content untuk file overload dari application server
Domain Name Server (DNS) dari client yang akan memetakan URL ke IP address tujuan
Sebagai security gateway dimana dilakukan autentikasi client/ pengguna sebagai subscriber suatu layanan WAP
Sebagai billing support yang menjadi tempat informasi mengenai client yang melakukan pembayaran melalui mobile-commerce.

Content Server (WAP Server). Content Server disebut juga WAP Server dan di masa-masa yang akan datang akan dapat disebut pula sebagai Application Server pada saat nanti telah berkembang berbagai macam aplikasi yang mendukung WAP. Pada WAP Server terdapat fungsi untuk menyediakan file bertipe WML dan WML Script. Di server ini juga dapat dijalankan program servlets yang akan menambah kemampuan aplikasi sebagai dynamic WAP-content. Bahasa pemrograman yang dapat dipakai seperti Java, ASP, Perl, CGI, dll.

Mekanisme komunikasi data WAP dapat dijabarkan sebagai berikut: Client merequest WAP melalui perangkat mobile-nya dengan mekanisme WSP GET-request. WAP Gateway akan menerima request dalam WAP protokol dan mengirimkannya ke application-server menggunakan standar protokol internet HTTP GET-request. Aplikasi kemudian mengirim kembali informasi yang diminta (WML page) ke WAP Gateway yang kemudian mengirimkannya ke perangkat mobile client menggunakan protokol WAP.

5.2. Layer Protokol
Protokol WAP terdiri atas 5 layer seperti tergambar pada gambar 8. WAP telah dijadikan standar protokol internasional untuk transfer data internet bergerak dan dapat dioperasikan di atas semua sistem jaringan wireless. Kelima layer protokol WAP tersebut adalah: [4]

Wireless Application Environment (WAE), yaitu layer aplikasi dimana aplikasi WAP bekerja. Layer ini mendukung 3 aplikasi, yaitu Wireless Markup Language (WML), WML-Script, dan Wireless Telephony Application (WTA).
Wireless Session Protocol (WSP), yaitu layer session yang mengkontrol lalulintas aplikasi sebelum sampai ke layer WAE.
Wireless Transaction Protocol (WTP), yaitu layer transaksi dimana dilakukan cek apakah data berhasil dikirim atau belum dan melakukan pengiriman kembali sekiranya data tidak terkirim.
Wireless Transport Layer Security (WTLS), yaitu layer keamanan (security) dimana dilakukan enkripsi data untuk pengiriman data sensitif yang tidak dapat diketahui oleh umum.
Wireless Datagram Protocol (WDP), yaitu layer transport yang merupakan interface protokol aplikasi dengan bearer service (jaringan wireless). Layer ini melakukan kontrol transmisi data, apakah menggunakan mekanisme UDP yang bersifat connectionless atau mobile IP yang bersifat connection-oriented.

6. WAP dan Aplikasi Wireless Masa Depan
Hadirnya GPRS dan teknologi generasi 2,5 merupakan lompatan penting dari teknologi wireless, dan untuk melompat ke generasi 3 menjadi lebih mudah dengan beberapa penyesuaian. Pada saat itu jaringan akan mencapai performansi sesuai dengan tujuan 3G, yaitu dalam hal efisiensi jaringan, kecepatan transfer data yang meningkat, dan QoS yang semakin baik. Dengan diperkenalkannya teknologi paket data di atas jaringan wireless maka akan membuka peluang yang menjanjikan untuk para pengembang aplikasi mengembangkan aplikasi yang mendukung kehadiran internet bergerak. [1]

Di era 3G WAP akan semakin berperan penting sebagai protokol standar untuk mengoperasikan internet bergerak. Peranan WAP di masa sekarang dan di era 3G dijabarkan dalam empat fungsi berikut ini: [1]

Pembawa data internet ke perangkat komunikasi bergerak (mobile device), yaitu peranan WAP yang sejak semula memang ditujukan untuk mendefinisikan format isi data internet untuk ditampilkan perangkat komunikasi bergerak
Efisiensi. Sebagaimana teknologi paket data yang dipakai pengguna untuk membawa data internet sehingga pengguna tidak akan dibebani biaya koneksi telepon untuk akses internet bergerak, maka penggunapun menginginkan efisiensi dalam transfer data internet dengan kandungan data protokol yang sesedikit mungkin daripada data internet itu sendiri. Dengan menggunakan binary encoding dari WSP, WAP meningkatkan efisiensi transmisi data melalui jaringan wireless.
Tahan terhadap interupsi, yaitu protokol yang tahan terhadap gangguan koneksi yang pada umumnya disebabkan oleh kelemahan jangkauan jaringan atau masuk ke area bayangan radio (seperti lantai bawah tanah dan lift). Fasilitas suspend and resume pada WAP menjadikan WAP protokol yang kuat (robust) dan mampu menahan session koneksi walaupun terjadi interupsi koneksi yang panjang.
Integrasi telephony, yaitu protokol yang mampu mengintegrasikan bagian pengolah data dan pengolah suara dari perangkat telepon seluler yang ada. Dengan fasilitas Wireless Telephony Application, WAP akan menciptakan sinergi pada kedua fitur dasar dari semua telepon seluler tersebut.
WAP sebagai protokol dalam bentuknya sekarang tentunya belum merupakan protokol yang sempurna tanpa ada kekurangan. Namun WAP akan tetap memiliki masa depan menjanjikan karena dukungan dari pihak-pihak yang sangat berkompeten dalam bidang telekomunikasi di dunia yang tergabung dalam WAP-Forum.

Daftar Pustaka
[1] Andersson, Cristoffer, GPRS and 3G Wireless Applications: Professional Developer's Guide, John Wiley & Sons, 2001.
[2] Arehart, Charles, et.al., Professional WAP, Wrox Press, Birminghamn, UK, 2000
[3] Buckingham, Simon, “Success 4 SMS” White Paper, www.yes2sms.com, 2001
[4] Dornan, Andy, The Essential Guide to Wireless Communication Applications, Prentice Hall Inc., NJ, 2001.
[5] www.gsmworld.com
[6] www.gprsworld.com
[7] www.wirelessdevnet.com
[8] www.wapforum.org

LOADING FACTOR, POWER CONTROL, DAN KAPASITAS PADA CDMA

2013-01-09T15:19:00.000+07:00

Cell Loading Factor

Umumnya suatu sinyal mobile sampai di antena BTS kira-kira 14 dB di bawah thermal (IS-95, Mobile environment, 9,6 kbps).
Mobile harus bersaing dengan thermal noise, jammer, dan noise pengguna mobile lain.
Jika jumlah daya dari pengguna-pengguna mobile sama dengan thermal noise, berarti sistem telah dibebani 50 %

Power Control
Mengapa perlu Power Control ?

karena CDMA adalah interference-limited system. Daya pancar dari setiap MS harus dikontrol untuk membatasi interferensi. Tetapi, level daya harus cukup kuat untuk menjamin kualitas suara (FER) yang baik. atau dengan kata lain untuk mengatasi masalah Near and Far.

Masalah Near and Far

Sasaran Power Control

Memastikan Eb/It yang cukup untuk mendemodulasi sinyal pada BER yang akseptabel.
Mempertahankan daya pancar pada level yang tidak lebih tinggi dari minimum yang diperlukan.

Proses Power Control

Open Loop PC

Closed Loop PC

Down-link dan Up-link Power Control

Kapasitas dengan Power Control,

Dengan power kontrol kapasitas dimaksimalkan.

KAPASITAS
Pengertian :

CDMA adalah sistem “Interference-Limited”, dimana kapasitas sistem tergantung dari seberapa besar level interferensi mampu ditolerir.
Jumlah MS (Mobile Station) maksimum yang dapat di-support pada FORWARD link, berbeda dengan jumlah MS maksimum yang dapat di-support pada REVERSE link. Biasanya kapasitas sistem CDMA tergantung pada kapasitas REVERSE link.
Kapasitas Forward link ditentukan oleh daya transmit total dari BTS dan distribusi daya ke kanal Trafik dan kanal-kanal Overhead lainnya (Pilot, Sync dan Paging).
Soft handoff meningkatkan kapasitas sistem pada reverse link, tetapi mereduksi kapasitas sistem pada forward link.

Faktor-faktor yang mempengaruhi
Faktor-faktor yang mempengaruhi kapasitas sistem CDMA (reverse link) adalah :

Bandwidth sinyal setelah spreading (W)
Laju bit informasi (R)
Rasio Energi bit terhadap daya noise total (Eb/No)
Voice activity (Vf)
Interference factor (f)
Gain sektoral ()
Faktor ketidaksempurnaan power control ()
Cell Loading Factor ()

Formula kapasitas sistem CDMA :

_______________________

CDMA RADIO LINK PROSES

2013-01-09T14:28:00.000+07:00

CDMA Radio link proses (1)

CDMA Radio link proses (2)

VARIABLE RATE VOCODER

Tipe Vocoder : 8K CELP, 13K CELP dan 8K EVRC
Vocoder Rate Set : Rate Set 1 dan Rate Set 2

Rate Set 1

Full Rate : 9600 bps
Half Rate : 4800 bps
Quarter Rate : 2400 bps
Eighth Rate : 1200 bps

Rate Set 2

Full Rate : 14400 bps
Half Rate : 7200 bps
Quarter Rate : 3600 bps
Eighth Rate : 1800 bps

Fitur rate yang bervariasi memungkinkan power MS direduksi, pada saat user tidak aktif berbicara.

Kode-Kode Dalam CDMA

2013-01-09T14:11:00.001+07:00

Masih seputar teori dasar CDMA, sekarang saya mencoba mengulas mengenai kode-kode dalam CDMA yaitu meliputi kode Walsh Code, kode PN Code, Long PN Code & Short PN Code. Tapi terlebih dulu kita pahami dulu sifat/tipe suatu kode apakah orthogonal atau korelasi

Korelasi Dan Orthogonal

Korelasi adalah ukuran kesamaan diantara dua deretan kode.
Dua deretan kode dikatakan ORTHOGONAL, apabila korelasi kedua deretan kode tersebut = 0.

WALSH CODE

Walsh code digunakan untuk mengidentifikasi MS secara individual ketika menempati band frekuensi yang sama pada arah down-link.
CDMA IS-95 menggunakan Walsh Code yang terdiri dari 64 binary sequence, di mana satu kode dengan kode yang lain bersifat orthogonal.
Walsh code dibangun dari matrik Hadamard, sebagai berikut:

Dimana :
m = ordo fungsi walsh (panjang kode).
i = vektor walsh yang digunakan (nomor baris).
(0 < i < m-1)

Untuk membangun 4 Walsh code sequence dapat dilakukan dengan membentuk H4 .

Dengan merubah 0 = -1 maka 4 Walsh code sequence di atas menjadi :

Contoh : Assignment dengan Walsh Code
Tiga subscriber dengan urutan informasi :

Gunakan W1, W2, dan W3 untuk proses spreading/despreading dalam melakukan assignment kanal 1,
kanal 2, dan kanal 3.

Laju data output meningkat 4 kali.

Sinyal komposit menjadi :

Proses despreading dilakukan dengan mengalikan C(t) dengan Wi.

Cara yang sama berlaku untuk merecovery m2(t) dan m3(t).

Konstruksi spreading/despreading tadi dapat digambarkan, sebagai berikut :

PN CODE

Noise yang ter-deterministic.
Dibangkitkan oleh sebuah code generator.
Bentuknya berupa deretan bit-bit yang acak tetapi teratur.
Digunakan untuk menebarkan (spreading) sinyal informasi.
Pada arah kirim dan terima harus mempunyai code generator yang identik.
Ada dua jenis PN-Code, yaitu : Long PN Code dan Short PN Code.

LONG PN CODE

Long PN code diabangkitkan oleh 2^42 shift register, sehingga panjang kode 242 - 1 bit.
Pada arah up-link berfungsi untuk membedakan identitas antar user.
Pada arah down-link dipakai untuk mendukung proses scrambling kanal trafik dan kanal sinkron serta mendukung proses power kontrol dari BTS ke MS.

SHORT PN CODE

Short PN code dibangkitkan oleh 15 shift register, sehingga panjang kode 2^15 - 1,.
Dipakai untuk Q-spreading baik pada arah up-link maupun down-link.
Khusus untuk down-link, PN code 2^15 -1 ini juga dipakai untuk membedakan identitas satu cell dengan cell yang lain (offset dibedakan).
Dengan identitas cell yang berbeda maka kode-kode Walsh yang sama dapat dipakai di setiap cell (code re-use).

PEMBANGKIT PN CODE

PN Code dibangkitkan oleh rangkaian sequential dangan menggunakan Exor modulo-2.
Jika ada N buah shift register, maka panjang PN code adalah 2N - 1 bit.

Gambar : Rangkaian Sequential dengan 3 Shift Register.

KESIMPULAN
Walsh Code ( 64 kode orthogonal dengan chip rate 1,2288 Mcps)

down link : mengidentifikasi / membedakan user-user
up link : 64-ary Orthogonal Modulation (IS-95 only)

Short PN Code ( panjang kode 2^15 = 32.768 chip dengan chip rate 1,2288 Mcps)

down link : mengidentifikasi / membedakan sel-sel dengan offset tertentu
up link : orthogonal spreading (tanpa offset)

Long PN Code ( panjang kode 2^42 dengan chip rate 1,2288 Mcps)

down link : data scrambling
up link : mengidentifikasi / membedakan user-user

Teori Dasar dan Perkembangan DS-CDMA (Direct Sequence Code Division Multiple Access)

2013-01-04T10:36:00.000+07:00

Pendahuluan

DS-CDMA adalah salah satu teknik akses spread spectrum yang mempunyaikelebihan kebal terhadap interferensi dan jamming. Teknologi ini pertama kali digunakan pada militer dan kemudian dikembangkan ke komunikasiluar angkasa. Pada tahun 1995, CDMA mulai digunakan secara komersial terutamasesudah diperkenalkannya standard IS-95 pada tahun 1992 oleh QUALQOMM.Sistim ini rencana akan digunakan oleh Komselindo [1]. Tulisan ini membahasteori dasar CDMA, kelebihan serta kemungkinan masa depannya.

Prinsip Dasar Spread Spectrum

Spread spectrum adalah teknik memancarkan sinyal pada pita frekuensiyang jauh lebih lebar dari pita frekuensi yang dibutuhkan pada transmisistandard (misal; TDMA, FDMA). Sebagai contoh adalah CDMA IS-95 menggunakanlebar pita frekuensi 1.25 MHz, sedangkan AMPS hanya 30 kHz untuk menyalurkansinyal suara. Proses pelebaran pita frekuensi ini disebut dengan spreading.Terdapat 2 teknik utama dalam spread spectrum yaitu frequencyhopping dan DS-CDMA (yang lebih dikenal sebagai CDMA saja diperlihatkanpada gambar 1.

Frequency hoping diperoleh dengan merubah-rubah frekuensi pembawaberdasarkan waktu dengan pola yang mendekati acak, pseudo random.Sedangkan CDMA diperoleh dengan memodulasi sinyal informasi dengan spreadingsequence yang dikenal sebagai pseudo noise (PN) sinyal digitalyang menjadikan sinyal informasi berpita lebar dan berbentuk seperti derau (noise).

Gambar 1. Bentuk spektrum sinyal Frequency Hoping dan CDMA.

Teori dasar CDMA

Setiap kanal/pengguna (user) pada CDMA menggunakan waktu danfrekuensi secara bersamaan. Untuk membedakan setiap kanal/pengguna makadigunakan kode yang unik yang juga digunakan untuk melebarkan sinyal. Kodeini disebut Pseudo Random Noise (PN Code) yang merupakan deretandata berkecepatan tinggi yang berharga polar (-1 & +1) ataunon polar (0 & 1). Proses dasar spreading dan despreading diperlihatkan gambar 2.

Gambar 2. Proses spreading & despreading

Pada gambar 3 diperlihatkan proses transmisi CDMA dengan sebuah basestation (BN) dan 2 buah kanal/pengguna. Sinyal informasi d1(t)dan d2(t) dimodulasi oleh frekuensi yang sama fo,kemudian sinyal termodulasi ini dikalikan dengan PN-Code yang berbeda yaituC1(t) dan C2(t). Dengan dikalikannyad(t) dengan C(t) maka pita frekuensi yang diperlukan akanmenjadi lebih lebar.

Pada penerima, sinyal yang datang akan dikalikan dengan PN-Code yangsama yang melalui proses EXNOR. Dengan asumsi PN Code yang diterima danyang dibangkitkan di penerima adalah sama (tidak ada delay) makahasil perkalian kedua PN-Code, C1(t)C1(t),ini adalah 1 yang berarti menghilangkan PN-Code (perangkat yang melakukanproses ini disebut correlator). Sinyal ini kemudian dilewatkan padaband pass filter yang akan menghilangkan hasil perkalian PN-Codekanal tersebut dengan PN-Code kanal yang lain.

Gambar 3. Proses transmisi sinyal CDMA

PN Code

PN-Code yang mempunyai satuan chips, merupakan sinyal pemerlebarsinyal informasi dan digunakan untuk membedakan antara kanal/pengguna satudengan yang lainnya. Pemilihan PN-Code harus dilakukan dengan hati-hatidengan memperhatikan beberapa kriteria [2,3] sbb:

Mudah diterapkan
Mempunyai 2 level (-1 & 1) atau (0 & 1)
Mempunyai autocorrelation yang tajam untuk memungkinkan sinkronisasikode.
Mempunyai beda jumlah '0' dan '1' hanya satu (one zero balance)untuk memperoleh spectrum density yang bagus.
Harga cross correlation yang rendah. Dengan semakin rendah hargacross correlation maka jumlah kanal dalam satu pita frekuensi semakintinggi.

Secara umum, PN-Codes dapat diklasifikasikan menjadi 2 jenis [4]; yaitulinear dan non-linear. Kode linear dibangkitkan denganmengkombinasikan keluaran feedback shift register dalam fungsi yangtetap yang biasanya bermudulo 2. Sedangkan kode non-linear diperolehdengan melakukan feedback shift register sebagai fungsi waktu.

Untuk sistim dengan kecepatan informasi yang sama dapat digunakan kodeGOLD dan MAKSIMAL, tetapi untuk multirate telah diperkenalkan olehViterbi [5] 'low rate orthogonal convolutional' untuk menghasilkancross correlation yang rendah.

Processing Gain

Processing gain pada spread spectrum adalah parameterutama yang merupakan ukuran kebagusan sistim (figure of merit) yangdapat dihitung bila lebar pita frekuensi yang digunakan (spread bandwidth),BWrf, dan kecepatan informasi Rb diketahui. Processinggain, Pg, dapat diperhitungkan dengan persamaan berikut:

..... 1)

Processing gain ini dikenal juga sebagai spreading factoryang akan menentukan jumlah kanal/pengguna yang dapat ditanggani pada sebuahsistim. Sebagai contoh adalah IS-95, yang mempunyai pita frekuensi 1.25MHz dengan chip rate 1.288 MHz, maka dengan kecepatan data 9600bps maka diperoleh processing gain sebesar 21 dB (134 kali).

Untuk menghitung kapasitas sistim CDMA satu sel, diasumsikan sistimyang digunakan adalah star dimana base station berkomunikasidengan semua kanal/pengguna dan setiap kanal/pengguna akan menempati seluruhalokasi spektrum frekuensi yang sama. Perbandingan sinyal dan derau kanal/penggunanomor satu pada penerima di BS diperlihatkan oleh persamaan 2 dimana S adalah daya yang diterima dan  adalah white noise gaussian serta N adalah jumlah terminal/kanalyang dapat diperlihatkan oleh gambar 4,

.... 2)

Gambar 4. Sistim star dengan satu BS dan N kanal/pengguna

Masalah Near Far

Dari persamaan 2 diatas terlihat bahwa kualitas sistim tergantung padadaya yang diterima dari kanal/pengguna lainnya. Apabila setiap penggunamempunyai daya pancar yang sama, maka pengguna yang lokasinya berdekatandengan penerima BS akan mendominasi daya derau. Maka, S/N pengguna yanglokasinya jauh dari BS dapat menjadi sangat jelek dan terputus hubungannya.Hal ini akan menjadi lebih jelek lagi mengingat path loss (karakteristikpropagasi) pada daerah urban [6] dapat berbanding terbalik dengan jarakdipangkatkan 4 yang berakibat walau jarak antara 2 kanal/pengguna tidakterlalu jauh tapi redaman udaranya bisa terpaut jauh.

Power Control

Untuk mengatasi masalah near far ini, maka digunakan powercontrol pada perangkat pemancar yang mengatur daya pancar sedemikianrupa sehingga daya yang diterima penerima BS dari setiap kanal/penggunaadalah sama. Pada sistim IS-95, pengendalian daya pancar ini dilakukansetiap 1.25 ms dengan perubahan daya per satu dB.

Dengan asumsi bahwa power control yang digunakan sempurna makakita dapat beranggapan bahwa daya setiap kanal/pengguna yang diterima BSadalah sama, S=S1=S2=....=SN, maka persamaan2 diatas dapat ditulis menjadi:

.... 3)

Bila S kita bagi dengan kecepatan informasi, Rb, dan derau dengan lebar pita frekuensi transmisi spread bandwidth, BWrf, maka persamaan diatas dapat menjadi:

..... 4)

Dari persamaan diatas dapat diketahui bahwa kapasitas sistim berbandingterbalik dengan Eb/No yang dibutuhkan. Pada sistim sel tunggal dengan pita selebar 1,25 MHz (IS-95) dengan kecepatandata informasi 9,6 kbps dan Eb/No adalah 6dB maka jumlah kanal CDMA adalah 32 kanal dan memberikan efisiensi frekuensisebesar 39 kHz/kanal. Sedangkan, AMPS yang mempunyai spasi dan efisiensifrekuensi 30 kHz/kanal akan dapat diperoleh 42 kanal, sehingga apa kelebihanCDMA?

Keuntungan Penerapan Sistim CDMA

Keuntungan utama sistim CDMA adalah pita frekuensi dapat digunakan padasetiap sel (frequency reuse) serta dapat dilakukan peningkatan kapasitassel dengan menggunakan VOX dan konsep sektorisasi antenna, seperti diterangkandibawah ini.

Frequency reuse factor (F)

Untuk sistim sel banyak (multi cell) dikenal adanya faktor penggunaanulang frekuensi, F, yang didefinisikan sebagai perbandingan antara totaldaya interferensi (yang berasal dari sel itu sendiri dan sel-sel tetangganya)dibagi dengan daya interferensi dari sel itu sendiri [7]. Qualqomm [8]melaporkan bahwa interferensi dari sel lain adalah sekitar 61% sehinggafaktor penggunaan ulang frekuensi adalah sekitar 1,6.
'Frequency reuse factor' ideal adalah 1 yang dapat terjadi apabilapemisahan antar sel cukup besar. Mengingat, F tergantung pada karakteristikpropagasi yang merupakan fungsi lingkungan, topografi dimana sistim iniditerapkan, maka F dapat berbeda untuk setiap lokasi.

Faktor Aktifitas Suara ()

Mengingat kapasitas sistim CDMA dibatasi oleh daya interferensi makadapat disimpulkan bahwa bila suatu percakapan tidak selalu memancarkansinyal radio (saat kanal/pengguna tidak aktif akan mengurangi interferensi.Oleh karena itu, secara teori CDMA akan mempunyai kapasitas yang lebihbesar. Dari hasil pengukuran oleh Bell laboratories [7] diketahui bahwapengguna hanya aktif selama 35-40% dari waktu percakapan. Angka ini dikenalsebagai 'Voice Activation Factor', (lebih sering dikenal sebagai vox) dan bernilai sekitar 0,4. yang berartikanal yang memancar pada saat bersamaan hanyalah 0,4N atau dengankata lain kapasitas naik 2.5 kalinya.

Sektorisasi

Teknik lain untuk meningkatkan kapasitas sel adalah dengan melakukansektorisasi antena. Dua konfigurasi sektorisasi antenna telah dihitungyaitu 3 sektor dan 6 sektor oleh Gilhounsen [9]. Untuk 3 sektor sel akanmempunyai antena beamwidth 120 derajat. Sehingga, interferensi yang dilihatoleh antena tersebut kurang lebih 1/3 dari yang dilihat oleh antena omniyang kemudianakan kapasitas dasar sebsar 3 kalinya. Tetapi mengingat terdapatoverlapping cakupan antena untuk menjamin tidak adanya daerah yangkosong (tidak tercakup) maka peningkatan kapasitas karena sektorisasi G,menjadi 2,55.

Dengan kelebihan-kelebihan diatas maka kapasitas per sel pada sistim multi cell CDMA pada suatu pita frekuensi diperlihatkan oleh persamaan dibawah:

...... 6)

Dengan IS-95, bit rate 9,6 kbps, Eb/No=6 dB,dan bila sistim menggunakan F=1,6, =2,5, G= 2,55, maka dengan pita frekuensi hanya 1,25 MHz yang digunakan pada setiap sel akan memberikan efisiensi kurang lebih 9,54 KHz/kanal (131kanal/sel). Apabila menggunakan AMPS, maka 1,25 MHz hanya akan memberikan 6 kanal/pengguna per sel.

Kelebihan utama sistim CDMA pada sistim mobile seluler.

Selain kelebihan diatas, maka Qualcomm [10] menyebutkan kelebihan lainyang diperoleh dari penerapan CDMA pada sistim komunikasi bergerak sbb:

Meningkatkan kualitas suara
Memperbaiki karakteristik cakupan yang dapat menurunkan jumlah sel.
Meningkatkan privacy dan security.
Menyederhanakan perencanaan sistim
Memerlukan daya pancar yang lebih rendah, sehingga waktu bicara ponseldapat lebih lama.
Mengurangi interferensi pada sistim lain
Mampu melakukan soft handoff mengingat semua sistim menggunakanfrekuensi yang sama.
Lebih tahan terhadap multipath.
Dapat dioperasikan bersamaan dengan teknologi lain (misal AMPS).

Keterangan kelebihan diatas dapat juga ditemui di Gematel on-line [11].

Kendala operasional

Setelah dioperasikannya kurang lebih 2 tahun di Korea, Hongkong danAmerika, maka Global Telephony [12] melaporkan bahwa kapasitas yang diklaimoleh Qualqom 10-20 kali kapasitas AMPS tidak terlalu tepat. Hal ini mengingatbahwa, secara operasional CDMA hanya memberikan kapasitas sebesar kuranglebih 6.5-18 kali AMPS tergantung pada lingkungan penerapan.

Disamping itu juga terdapat masalah optimasi cakupan karena cakupanCDMA dapat mengembang dan menciut. Gejala ini dikenal dengan istilah breathingyang diperlihatkan pada gambar 5. Pada kondisi normal dimana jumlah kanal/penggunasesuai dengan rancangan maka derau dari pengguna lain tidak terlalu banyak.,Tetapi, pada saat jumlah kanal/pengguna meningkat pada beberapa sel, makaderau dari kanal/pengguna juga akan meningkat sehingga power control akanmemerintahkan untuk menaikkan daya pancar untuk memperoleh Eb/No yang diinginkan (lihat konsep power controll).

Gambar 5. Perubahan besarnya sel karena peningkatan trafik

Dengan meningkatkan daya derau dari kanal/pengguna lain, maka kanal/penggunayang lokasinya agak jauh dengan base station tentunya dapat kehabisan dayapancar (sudah maksimum) yang kemudian tidak bisa mempertahankan Eb/Nodan hubungan terputus. Akibat dari ini, secara sistim dapat dilihat sebagaimenciutnya cakupan suatu sel. Bila beberapa sel yang berdampingan menciutmaka daerah perbatasan antar sel tersebut menjadi tidak tercakup (blankspot).

Untuk mengatasi hal ini maka secara operasional Eb/Noyang digunakan pada perencanaan adalah 3 - 6 dB lebih tinggi dari Eb/Nominimum yang dipersyaratkan. Dengan adanya margin tambahan ini, kapasitaskanal/pengguna per sel akan menurun. Perhitungan margin akan semakin rumitapabila sel-nya kecil dan kanal/pengguna bergerak relatif cepat, sehinggamargin untuk setiap daerah dapat berbeda tergantung pada trafik, tingkatmobilitas pengguna serta kemacetan lalu lintas mengingat banyak terjadikomunikasi dilakukan pada saat lalu lintas macet.

Peluang CDMA sebagai Teknologi Wireless Generasi ke-3

Dengan kelebihan dan kekurangan diatas, CDMA masih mempunyai peluangyang sangat besar sebagai teknologi komunikasi bergerak generasi ke-3 dimasa depan [12]. Beberapa negara mempunyai keinginan mengembangan CDMAyang berbeda-beda, misalnya; Korea akan mengembangkan CDMA disesuaikandengan IMT 2000, Jepang (NTT) telah mengemukaan bahwa akan mengembangkanWide Band CDMA mengingat PHS tidak akan cocok sebagai wireless generasike-3.

Tetapi CDG (CDMA development Group) cenderung mengembangkan standardIS-95. Tetapi, Ericsson mengatakan bahwa mereka akan mengembangkan CDMAyang lebih baik dari IS-95. Selain beberapa vendor/negara diatas, Siemens[13] melihat bahwa dengan kelebihannya CDMA akan dapat digunakan untukmentransmisikan ATM (Asynchronous Transfer Mode) pada jaringan aksespelanggan (WLL).

Penutup

Dari keterangan diatas terlihat bahwa teknologi CDMA masih terus berkembangmenuju kematangan. CDMA juga merupakan teknologi yang cukup menjanjikanuntuk digunakan pada teknologi masa depan. Beberapa tantangan yang masihharus diselesaikan dalam sistim CDMA adalah kemungkinan penggunaan multirate(satu pita frekuensi digunakan oleh beberapa kecepatan data) serta masalahoptimasi network diatas.
Untuk penggunaan di Indonesia tentunya karakteristik propagasiperlu dikenal lebih baik untuk mendapatkan perencanaan network yang optimum.Hal ini mengingat kondisi geografis Indonesia yang relatif berbeda dengannegara asal CDMA. Disamping itu juga bahan bangunan gedung dan perumahanyang berbeda yang mungkin membuat perambatan gelombangnya berbeda.
Dengan teori dasar dan perkembangan teknologi CDMA pada tulisan ini,diharapkan semakin banyak pembaca yang mengenal CDMA sehingga penguasaanCDMA dapat ditingkatkan. Dengan internet memberikan bahan referensi yangcukup, maka penelitian & pengembangkan teknologi ini juga dapat diperluas..

Daftar Rujukan:

[1] http://www.cdg.org/maps/asia.html
[2] Bozward, D, "DS-SS Multipleksing in PCN", MSc TelecommunicationsPCN Course Note, Aston University, Feb 94.
[3] Glass, Jack, "The principles of Spread Spectrum communications",diambil dari http://olt.et.tudelft.nl/~glass/ssc/tech/techniques.html,1996
[4] Dixon, R.C., "Spread Spectrum System", John Wiley & Sons,1976
[5] Evans, B.G. et. al. "Multimedia Advanced CDMA Systems", the4th IEE Conference on Telecommunications, 1993, pp11-16
[6] Schilling, D.L. et.al. "PCN Field Test Experiments Using BroadbandCDMA", IEEE Transaction on Vehicular Technology, 1992, pp321-324.
[7] Beberapa tulisan pada http://www.cdg.org/a.ross/
[8] Qualcomm, Inc., "An Overview of the Application of CDMA to DigitalCellular systems and Personal Cellular Network", May 1992.
[9] Gilhousen, K.S., et. al., "On the capacity of Celluler CDMA system",IEEE Transaction on Vehicular Technology Vol 40 No 2, pp303-312, May 1991
[10] "CDMA's Worldwide Acceptance Grows", diambil dari http://qualcomm.com/cdmatech/article.html
[11] Gematel Online Nomor 1 "Teknologi CDMA dan Kemungkinannya sebagaialternatif teknologi WLL" & Nomor 2 "Peluang CDMA sebagaikandidat Basis Teknologi Multiple Acess" diambil dari http://www.gematel.com/
[12] Titch, Steven, "CDMA Crusades", Global Telephony, Oktober1997, hal. 21-36.
[13] Zimmerman, T. et. al. "CDMA and ATM - ideal partner", SiemensTelcom report international 18 (1995), diambil dari http://www.jou.ufl.edu/siemens/articles/1895/

TEKNOLOGI CDMA 2000

2012-12-18T15:43:00.001+07:00

Akhirnya sampai kita pada pembahasan mengenai Teknologi CDMA itu sendiri, sebelumnya mari kita lihat gambar berikut ini menunjukkan perkembangan teknologi seluler saat ini;

ARSITEKTUR JARINGAN CDMA 2000

Saat ini Telkom Flexi menggunakan/menggandeng SAMSUNG untuk menyediakan layanan CDMA khususnya wilayah Divre V.

BTS (Base Transceiver Station)

Bertanggung jawab mengalokasikan kanal (Walsh code) dan daya (power) untuk konsumsi pelanggan.
Mempunyai perangkat radio fisik yang digunakan untuk mengirim dan menerima sinyal cdma2000.

BSC (Base Station Controller)

Bertanggung jawab untuk mengontrol semua BTS yang ada di bawah pengawasannya.
Merutingkan paket dari BTS ke PDSN atau dari PDSN ke BTS.
Merutingkan trafik TDM ke circuit-switched platform (MSC).

MSC (Mobile Switching Centre)

Call control dan mobility management. Contoh : registrasi, call set-up, location update, handoff, dsb.
Call features dan supplementary services. Contoh : call waiting, fax, internet, dsb.
Interface ke PSTN/ISDN/PLMN/PSPDN.
Interface ke OMC/NMS/Billing sytem.

VLR (Visitor Location Register)

Visitor information handling.
Location registration/update.
Visitor call control

HLR (Home Location Register)
Data base MS information, meliputi :

Electronic Serial Number (ESN).
Mobile Identity Number (MIN).
Profile information.
Current location.
Authorization period.

AuC (Authentication Centre)

Mengeksekusi algoritma authentikasi.
Membangkitkan SSD (Shared Secret Data).
Merecovery gangguan authentikasi.

GAN (General ATM switch Network)

Jalur komunikasi dan jalur handoff antar BSC.
Jalur Operasi & Pemeliharaan sistem.
R-P Interface.

Router

Merutingkan paket-paket ke dan dari berbagai elemen jaringan di dalam sistem CDMA2000.
Bertanggungjawab untuk mengirimkan dan menerima paket dari jaringan internal ke jaringan eksternal (offnet platform) atau sebaliknya.

PDSN (Packet Data Serving Node)

Menyediakan akses ke Internet, Intranet dan WAP Server bagi Mobile Station yang menggunakan CDMA2000 RAN.
Bertindak sebagai suatu gerbang akses untuk layanan-layanan data paket Simple IP dan Mobile IP.
Bertindak sebagai AAA (Authentication, Authorization, Accounting) Client.

Firewall

Menyediakan fungsi keamanan (security) terhadap akses-akses ilegal dari luar jaringan.

AAA (Authentication, Authorization, Accounting)

Berkomunikasi dengan PDSN lewat IP dan melakukan fungsi-fungsi utama : Authentication, Authorization & Accounting.
Dapat bertindak sebagai suatu proxy client bagi server-server yang lain.

HA (Home Agent)

Bertanggung jawab untuk menerima semua pesan registrasi Mobile IP dari MS melalui PDSN.
Tracking lokasi pelanggan Mobile IP, ketika bergerak dari zona paket satu ke zona paket yang lain.

BSM (Base Station Manager)

Menyediakan fungsi Operasi & Pemeliharaan untuk GAN, BSC dan BTS.
Memonitor status GAN, BSC dan BTS serta mengirimkan perintah-perintah yang diperlukan.

NMS (Network Management System)

Sistem yang mengelola PDSN dan Home Agent.
Menggunakan software aplikasi Total Control Manager dan Media Gateway Manager.

STRUKTUR LINK CDMA 2000

1. Forward Channel

Masing-masing kanal kode tsb disebarkan secara ortogonal dengan Fungsi Walsh yang sesuai dan kemudian disebarkan secara kuadratur dengan sepasang Short PN Code pada fixed chip rate 1,2288 Mcps.

Gambar diatas menunjukkan penetapan Kode Walsh untuk Forward CDMA Channel yang dipancarkan oleh Base Station.

Pilot Channel

Dipancarkan secara terus menerus oleh Base Station.
Digunakan oleh Mobile Station untuk keperluan sinkronisasi sistem awal.
Memberikan referensi fasa bagi MS untuk keperluan deteksi koheren.
Digunakan untuk mengukur kuat sinyal dalam mendukung proses handoff.
Sinyal Pilot tidak lain adalah Short PN Code dengan Offset tertentu.
Daya pancar sinyal Pilot kira-kira 20% dari total daya pancar BTS.

SYNC Channel

Digunakan oleh MS untuk mendapatkan informasi timing dan informasi khusus sel.
Disebarkan dengan (W32) pada kecepatan chip 1,2288 Mcps dan dipancarkan oleh Base Station secara kontinyu.
Pesan-pesan yang dimuat di dalam Sync Channel adalah :

Pilot PN Offset
System Time
State of the Long PN Code
Common Air Interface Revision Level
System ID
Network ID
Paging Channel Data Rate (4,8 kbps atau 9,6 kbps)

Paging Channel

Digunakan oleh sistem CDMA untuk mengirimkan pesan-pesan overhead dan pesan-pesan yang ditujukan kepada MS.
Paging channel mengirimkan informasi pada kecepatan data 9600 atau 4800 bps dengan durasi frame 20 ms.
Kode Walsh 1 sampai 7 dapat digunakan untuk paging channel. Tetapi operator dapat menggunakan kurang dari 7 kanal paging.
Pesan-pesan yang dimuat dalam Paging channel antara lain :

System parameters Message (pilot PN sequence offset,BS identifier, no. of paging ch., etc.)
Neighbour List Message (neighbor pilot PN sequence offset)
Access Parameters Message (defines parameters needed by MS to transmit on an access ch.)
CDMA Channel List Message
Slotted Page (informs the mobile that it can receive a call)
Channel Assignment (informs the mobile of the new CDMA freq. that it should tune to)
Feature Notification (supply display information to be displayed by MS)

Forward Traffic Channel

Digunakan untuk pengiriman informasi user dan informasi signaling ke Mobile Station selama panggilan.
Base station mengirimkan informasi dalam Forward Traffic Channel pada bit rate yang bervariasi, yaitu : RS1 (9600, 4800, 2400, 1200) dan RS2 (14400, 7200, 3600, 1800).
Setiap kanal trafik dibedakan secara unik dengan kode Walsh.
Kode Walsh yang sudah dialokasikan untuk suatu MS dalam suatu sel omni (atau sektor), tidak dapat digunakan oleh MS lain di dalam sel/sektor tersebut selama berlangsungnya pembicaraan.
Forward Traffic channel dapat terdiri dari Fundamental Code Channel dan Supplementary Code Channel.

Alokasi power untuk kanal-kanal forward yang direkomendasikan :

Power Pilot Ch. = 15 – 20 % Power BTS

Power Sync Ch. = 1,5 – 2 % Power BTS

Power Paging Ch. = 7 % Power BTS

Power Traffic Ch. = 71 – 76,5 % Power BTS

2. Reverse Channel

Reverse CDMA Link adalah link antara Mobile Station dan Base Station

Contoh kanal-kanal reverse CDMA
yang diterima pada suatu base station

Access Channel

Access Channel adalah suatu reverse CDMA code channel yang digunakan oleh MS untuk memulai komunikasi dengan base station dan untuk merespon pesan kanal paging.
Satu atau lebih Access Channel dipasangkan dengan setiap kanal paging
Kecepatan data access channel adalah konstan pada 4800 bps dan mempunyai durasi frame 20 ms.

Access Channel Message

Registration
Order
Data Burst
Origination
Page Response
Authentication Challenge Response

Reverse Traffic Channel

Reverse Traffic Channel (RTC) digunakan untuk pengiriman informasi user dan signalling ke BS selama panggilan.
RTC dapat menggunakan kecepatan transmisi yang bervariasi, yaitu : 9,6/4,8/2,4 atau 1,2 kbps
Pada pembentukan RTC digunakan skema modulasi orthogonal yang diikuti oleh data burst randomizer. Data burst randomizer menentukan kapan pemancar MS harus “OFF” untuk mengurangi daya pancar rata-rata (memanfaatkan periode berkurangnya aktivitas pembicaraan).
Supplemental channel dapat digunakan sesuai kebutuhan untuk mendukung “high speed data” pada reverse link. Supplemental channel tersebut dikirimkan dengan offset unik dari Long PN Code.

Technical Overview of CDMA2000

CDMA2000 adalah suatu platform teknologi wireless yang merupakan bagian dari spesifikasi IMT-2000 dan merupakan perluasan dari platform teknologi CDMAOne yang menggunakan standar IS-95A/B dan J-STD-008.

Sistem cdma2000 dapat dioperasikan secara ekonomis dalam berbagai macam lingkungan, termasuk :

Outdoor megacells (cell > 35 km radius)
Outdoor macrocells (cell 1-35 km radius)
Indoor/outdoor microcells (up to 1 km radius)
Indoor/outdoor picocells (< 50 m radius)

Sistem cdma2000 mendukung :

Berbagai macam lingkungan operasi
Berbagai macam laju transmisi
Berbagai macam layanan yang lebih “advanced”
Kemampuan mengendalikan QoS Multimedia
Interoperability tanpa batas dan kemampuan handoff dengan sistem TIA/EIA-95-B eksisting.
Evolusi yang mulus dari sistem berbasis TIA/EIA-95-B eksisting.
Penggelaran yang sangat optimal dan efisien.

New Terminology in CDMA2000

Spreading Rate 1 (1X)
Spreading Rate 3 (3X)
Multi-carrier (MC)
Transmit Diversity
Radio Configurations (RC)

Radio Configuration

Rate Set
Spreading Rate
Channel Coding (Turbo atau Convolutional)
Channel Coding rate

CDMA2000 Radio Configurations :
RC1 - RC9 pada Forward Link
RC1 - RC6 pada Reverse Link

CDMA2000 Physical Layer

Spreading Rate 1 (1X) and Spreading Rate 3 (3X)
Logical Channels
Radio Configurations
Many new Physical Channels
Transmit Diversity Pilot Channels
Enhanced Access Channel procedures
Reverse Link Pilot Channel

Logical Channel, terdiri dari :

Dedicated Signalling Channel (dsch)
Common Signalling Channel (csch)

Dedicated Traffic Channel (dtch)- Carries Streaming Data PDUs, e.g., :

Common Traffic Channel (ctch) - Carries Short Data Burst (SDB) PDUs (e.g., Packet Data Dormant Mode SDBs)

Control Channels - Carry Control Information between Entities (f/r-dmch_control, r-cmch_control, f-cmch_control)

Forward Link Physical Layer Key Characteristics:

Forward Error Correction (FEC)

Convolutional code (K=9) digunakan untuk voice dan data
Turbo code digunakan untuk laju data tinggi pada SCH

QPSK data modulation.
Orthogonalisasi kanal dengan fungsi Walsh,

mendukung kanalisasi Forward Link dengan QOF
digunakan ketika jumlah kode Walsh tidak mencukupi

Synchronous forward link.
Forward link transmit diversity (optional).
Fast forward power control,

800 Hz update rate

Variable frame length,

5 ms, 20 ms, 40 ms dan 80 ms digunakan untuk info user dan signalling.

CDMA2000 Reverse Link Characteristics;
New Reverse Link features for cdma2000:
Reverse Link Pilot.
Multi Kanal yang dipancarkan secara simultan dari setiap mobile station.
- Kanalisasi dengan kode Walsh
Turbo code pada Supplemental Channel.
Power Control Subchannel untuk Forward Power Control.
Panjang frame yang bervariasi.
- 5 ms, 10 ms, 20 ms, 40 ms dan 80 ms
CDMA2000 Reverse Link Channel

R-ACH Reverse Access Channel
R-PICH Reverse Pilot Channel
R-EACH Reverse Enhanced Access Channel
R-CCCH Reverse Common Control Channel
R-DCCH Reverse Dedicated Control Channel
R-FCH Revesre Fundamental Channel
R-SCH Reverse Supplemental Channel
R-SCCH Reverse Supplemental Code Ch.

CDMA CALL PROCESSING

Block Diagram of Call Processing

Initialization State : Part 1

Initialization State : Part 2

System Access State

MS Control on the Traffic Ch State

Belajar Teknologi CDMA

Access, Paging & Registration Analysis

Access, Paging & Registration Analysis

PN Offset Planning & Frequency Allocation

PN Offset Planning & Frequency Allocation

Algoritma Handoff

Handoff Algorithm

Algoritma Power Control

Power Control Algorithm

Analisa Kapasitas

Capacity Analysis

Analisa Link Budget

Link Budget Coverage Analysis

Merancang Jaringan Radio CDMA

CDMA Radio Network Design

Samsung Mobile WIMAX

Koleksi EBOOK

Teori Perencanaan BTS CDMA & Konsep Cell Breathing

Contoh Perencanaan CDMA

Teknik-Teknik Untuk Meningkatkan Kapasitas

Teori CDMA Dari Telkom

Menentukan Jumlah BTS Berdasarkan Volume Trafik & Coverage area

Tabel Erlang

Menghitung Path Loss & Radius Cell

Menghitung Kapasitas CDMA

MODEL-MODEL PROPAGASI PADA JARINGAN SELULER

Kanal Rayleigh Fading pada Komunikasi CDMA

Tantangan Aplikasi Wireless Generasi 3 (3G)

LOADING FACTOR, POWER CONTROL, DAN KAPASITAS PADA CDMA

CDMA RADIO LINK PROSES

Kode-Kode Dalam CDMA

Teori Dasar dan Perkembangan DS-CDMA (Direct Sequence Code Division Multiple Access)

TEKNOLOGI CDMA 2000