Long Term Evolution (LTE) diciptakan untuk memperbaiki teknologi sebelumnya. LTE merupakan pengembangan dari sistem 3GPP sebelumnya yang dikenal sebagai Universal Mobile Telecommunication System (UMTS), yang merupakan evolusi dari Global System For Mobile Communications (GSM) [11,12].
Kemampuan dan keunggulan dari LTE terhadap teknologi sebelumnya selain dari kecepatannya dalam transfer data tetapi juga karena LTE dapat memberikan coverage dan kapasitas dari layanan yang lebih besar, mengurangi biaya dalam operasional, mendukung penggunaan multiple-antena, fleksibel dalam penggunaan bandwidth operasinya dan juga dapat terhubung atau terintegrasi dengan teknologi yang sudah ada.
Teknologi LTE merupakan teknologi berbasis IP yang mampu mengintegrasikan seluruh sistem dan jaringan dengan kecepatan akses yang diberikan berkisar antara 100 Mbps-1Gpbs. Perangkat pengguna dikenal secara resmi sebagai pengguna User Equipment (UE) berkomunikasi dengan jaringan akses radio melalui air interface, yang juga dikenal sebagai radio interface. Arah dari jaringan ke mobile dikenal sebagai downlink (DL) atau forward link dan arah dari ponsel ke jaringan dikenal sebagai uplink (UL) [14].
Untuk sistem LTE tiga dari empat teknik penggunaan multiple antena dapat digunakan yaitu MISO (tansmit diversity), SIMO (receive diversity) dan MIMO (spatial multiplexing). LTE menggunakan teknik yang lebih canggih yaitu sistem MIMO yaitu dengan menggunakan dua atau empat antena untuk mendukung transmit diversity. Yang berfungsi untuk meningkatkan kapasitas, efisiensi, spektrum serta kualitasnya [2]. Arsitektur LTE dapat dilihat pada Gambar 2.2.
eNodeB
HSS MME S-GW
P-GW
S1
S6 S11
SGi
Uu
X2
Internet
eNodeB S5
CP
CP
UP
UP
EPC
E-UTRAN
Gambar 2.2 Arsitektur LTE [2]
Dari Gambar 2.2 dapat dijelaskan bagian-bagian arsitektur pada jaringan LTE sebagai berikut [1,17] :
a. User Equipment (UE)
UE merupakan perangkat yang digunakan oleh user untuk berkomunikasi secara mobile pada jaringan LTE.
b. eNodeB
eNodeB merupakan penyedia layanan komunikasi pertama yang menghubungkan UE dengan perangkat jaringan kompleks LTE lainnya.
eNodeB termasuk dari bagian E-UTRAN.
c. Evolved Packet Core (EPC)
EPC ini terdiri dari beberapa bagian yaitu : 1. Mobility Management Entity (MME)
MME berfungsi sebagai pengontrol pada jaringan akses LTE. Dimana MME ini bertanggung jawab untuk memilih Serving SAE Gateway (SGW) yang akan digunakan pada saat UE melakukan intra-LTE handover. MME juga memiliki tanggung jawab pada proses authentication pengguna dan berperan sebagai titik pemberhentian pada jaringan untuk kepentingan enkripsi Non-Access Stratum (NAS) dan menangani manajemen kunci keamanan. MME juaga berfungsi sebagai kontrol mobilitas anatar jaringan LTE dan 2G/3G.
2. Home Subcriber Server (HSS)
HSS ini berfungsi untuk database pusat yang berisi informasi tentang semua pelangga operator jaringan, juga sebagai security dan subcriber management.
3. Serving SAE Gateway (SGW)
SGW berfungsi untuk mengatur jalan dan meneruskan data yang berupa packet dari setiap user dan sebagai penghubung antara UE dengan eNodeB pada waktu terjadi inter-handover.
4. Packet Data Network Gateway (PDN-GW)
PDN-GW menyediakan konektivitas ke UE ke jaringan data paket eksternal untuk UE. UE memungkinkan untuk memiliki konektivitas secara simultan ke beberapa PDN-GW untuk mengakses beberapa paket jaringan data PDN-GW. peran kunci PDN-GW adalah bertindak sebagai jangkar untuk mobilitas antara 3GPP dan teknologi non-3GPP seperti WIMAX dan 3GPP2 (CDMA 1x dan EV-DO).
Ada beberapa karakteristik yang dapat dilihat dari teknologi LTE adalah sebagai berikut [18] :
a. LTE adalah generasi teknologi telekomunikasi seluler. Menurut standar, LTE memberikan kecepatan uplink hingga 50 Mbps dan kecepatan downlink hingga 100 Mbps.
b. Round Trip Time (RTT) LTE hanya membutuhkan 5 ms untuk satu arah antara UE dan eNodeB sehingga menghasilkan latency yang rendah.
c. Bandwidth yang mendukung seperti 20MHz, 15MHz, 10MHz, 5MHz sehingga operator jaringan dapat memilih bandwidth yang berbeda dan memberikan layanan yang berbeda berdasarkan spektrum. Itu juga yang menjadi tujuan dari perancangan LTE yaitu untuk meningkatkan efisiensi spektrum pada jaringan, yang memungkinkan operator untuk menyediakan lebih banyak paket data pada suatu bandwidth.
d. Mendukung model Frequency Division Duplex (FDD) dan Time Division Duplex (TDD).
e. Memiliki arsitektur jaringan yang sederhana, hanya ada eNodeB pada Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access (E-UTRAN).
f. Kompatibel dengan teknologi 3GPP sebelumnya dan teknologi lainnya.
2.5 Handover
Handover adalah proses perpindahan mobile user dari satu cell ke cell yang lain pada saat mode dedicated atau UE sedang melakukan panggilan. Handover berfungsi untuk tetap menjaga koneksi sewaktu melakukan panggilan ketika mobile user berada di luar jangkauan source cell. Terdapat beberapa kriteria yang menyebabkan terjadinya handover, antara lain yaitu sinyal yang lemah pada source cell yang telah melewati batas yang telah ditentukan, kualitas yang kurang bagus, dan lainnya. Pada saat terjadi handover koneksi dengan source cell diputus dan dipindahkan ke target
cell. Hal ini menunjukkan bahwa handover adalah proses yang sangat kompleks dan kritis pada sistem GSM [2].
Handover merupakan salah satu sarana penting untuk menjamin mobilitas pengguna dalam jaringan komunikasi mobile. Perannya adalah untuk mempertahankan koneksi traffic untuk perpindahan UE dengan bantuan fungsi handover. Proses handover berlangsung dengan mengeluarkan permintaan handover ketika daya penerima oleh UE dari eNB sel tetangga melebihi daya yang diterima dari eNB dengan jumlah tertentu yang dikenal sebagai threshold dan ini memiliki nilai tetap. Agar handover berhasil, permintaan handover harus diperoleh dari sebuah saluran sebelum daya penerima oleh UE mencapai threshold penerima.
Adapun tipe handover berdasarkan pada arah lintasannya dibagi menjadi dua yaitu [17]:
a. Horizontal handover ; dimana horizontal handover ini, ketika UE tidak dapat mengubah teknologi untuk koneksinya bahkan berpindah dari titik satu ke titik lainnya.
b. Vertikal handover ; dimana vertikal handover ini, ketika UE akan mengubah teknologi saat memberikan off dan ketika bergerak dari satu titik ke titik lainnya.
Ada beberapa tipe-tipe handover berdasarkan jaringan seluler yaitu [2] : a. Intra cell handover
Handover yang hanya terjadi dari satu timeslot ke timeslot yang lain dalam satu cell atau dari satu TRX ke TRX yang lain dalam satu cell.
b. Inter cell handover
Handover yang terjadi dari satu cell ke cell yang lain yang masih terdapat di dalam eNB yang sama.
c. Inter eNB handover
Handover yang terjadi dari satu cell ke cell yang lain dan source cell terletak pada eNB yang berbeda, tetapi masih terletak pada MEE yang sama.
d. Inter MME handover
Handover yang terjadi dari satu cell ke cell yang lain dan source cell terletak pada eNB yang berbeda dan terletak pada MME yang berbeda.
e. Inter PLMN
Handover terjadi dari satu cell ke cell yang lain dan source cell terletak pada operator yang lain pada negara yang berbeda, sudah melakukan kerjasama agar user tetap dapat melakukan panggilan meskipun telah melewati batas negara dan dilayani oleh operator yang berbeda.
Ada beberapa tujuan dilakukakannya handover yaitu sebagai berikut ini :
1. Mencegah terjadinya kegagalan panggilan ketika user berpindah dari suatu area yang dilingkupinya pada suatu sel ke kawasan yang dilingkupinya pada sel lain sehingga panggilan dapat berpindah ke sel yang keduanya.
2. Menjaga hubungan antara UE dan eNB dalam proses perpindahan layanan.
3. Melakukan pergantian kanal jika terjadi interferensi yang besar.
4. Memperjelas batas antar daerah pelayanan UE.
5. Mengurangi interferensi ke sel yang berdekatan meskipun user masih terhubung pada koneksi yang baik.
Secara singkat langkah handover yang akan dilakukan melalui tiga langkah yang akan dijelaskan sebagai berikut [11] :
1. UE secara terus-menerus mengumpulkan informasi level sinyal yang diterima dari eNB yang telah dihubungkan dan semua eNB yang lain dapat mendeteksi.
2. Informasi ini kemudian merata-ratakan untuk menyaring efek fast fading. Data yang telah dirata-ratakan kemudian dihitung pada algoritma keputusan, yang memutuskan jika meminta handover ke stasiun lain.
3. Ketika memutuskan untuk melakukannya, handover dieksekusi oleh kedua eNB dan UE.
Pada saat UE bergerak dari satu cell ke cell lainnya, traffik pada cell sebelumnya harus diubah ke kanal dengan traffik dan kanal control cell yang baru.
Apabila terjadi kegagalan handover akan berakibat drop call yaitu terputusnya hubungan saat percakapan sedang berlangsung. Faktor-faktor penyebab gagalnya handover antara lain sebagai berikut [1]:
1. Interferensi yang tinggi.
2. Setting parameter yang tidak baik.
3. Kerusakan handover.
4. Area cakupan radio yang kurang baik.
5. Neighbouring cell relation yang tidak perlu.
Dua algoritma yang terdapat pada handover dapat dilihat pada Gambar 2.3 (a) dan Gambar 2.3 (b). Gambar 2.3 (a) merupakan algoritma soft handover atau biasa disebut dengan make before break (koneksi ke target dibuat sebelum koneksi ke sumber rusak) sedangkan Gambar 2.3 (b) merupakan algoritma hard handover atau biasa disebut dengan break before make (koneksi ke sumber rusak sebelum koneksi ke target di buat)
(a) Soft Handover (b) Hard Handover
Gambar 2.3 Soft Handover dan Hard Handover [11]