TUGAS AKHIR
SIMULASI KINERJA LAYANAN DATA BERKECEPATAN
TINGGI PADA CDMA 2000 1X EV-DO
(EVOLUTION-DATA OPTIMIZED)
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Konsentrasi Teknik Telekomunikasi
Oleh:
040402080
Nando Boy Inton Sidauruk
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ABSTRAK
Teknologi komunikasi selular jauh sebelumnya telah berkembang dan memberikan beberapa keuntungan. CDMA 2000 1x EV-DO sebuah teknologi berbasis komunikasi selular di desain untuk proses pengiriman data secara efisien. IS–856 (CDMA2000 1X EV-DO) adalah standar yang membutuhkan lebar-pita yang cukup besar (1,25 MHz).CDMA2000 1X EV-DO (data optimized) dapat mengirimkan data sampai 2,4 Mbps dan mendukung aplikasi seperti konferensi video. Varian lainnya adalah CDMA2000 1X EV-DO yang mengintegrasikan voice dan layanan multimedia data paket berkecepatan tinggi secara simultan pada kecepatan 3,09 Mbps.
Tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk mengetahui bagaimana kinerja dari sistem CDMA 2000 1x EV-DO yang dikhususkan untuk layanan data berkecepatan tinggi, dimana studi ini dilakukan dengan menggunakan simulasi.
Dari hasil simulasi diperoleh grafik dan tabel antara ukuran data dengan
physical bit yang menggambarkan kinerja dari sistem CDMA 1X EV-DO.Dari
hasil analisis simulasi menunjukkan bahwa penggunaan data rate 307,2 Kbps dengan physical bit 1024 memiliki tingkat kesalahan bit yang kecil, sedangkan penggunaan data rate 1228,8 Kbps dengan physical bit 4096 memberikan nilai
delay yang kecil dan nilai throughput yang semakin besar.Hasil simulasi juga
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karunia yang dilimpahkan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul “Simulasi Kinerja Layanan Data Berkecepatan Tinggi pada Sistem CDMA 20001X EV-DO (Evolution Data Optimezed) ”.
Tujuan dari pembuatan Tugas Akhir ini adalah untuk memenuhi syarat kelulusan akademis tingkat pendidikan sarjana (S-1) di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Dalam kesempatan ini perkenankanlah penulis menyampaikan terima kasih sebesar-besarnya kepada :
1. Orang tua penulis yang tercinta, Ibunda R.br Hutagalung yang telah banyak memberikan dukungan moril, doa serta limpahan kasih sayang yang tiada terkira kepada penulis.
2. Bapak Ir.Arman Sani, MT, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas segala bimbingan, pengarahan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Ir. Nasrul Abdi, MT selaku Ketua dan Bapak Rahmat Fauzi, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Panusur SM L Tobing, selaku Dosen Wali, atas segala bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan perkuliahan.
6. Bang Alment, Bang Nardi dan Kakak Ipar, Kak Herlina, keluarga P.Bakkara, SH, Mhum ( Lae, Ito dan Agung) terima kasih atas dukungannya.
7. Adek penulis yang selalu menyayangi penulis dan tidak pernah bosan memberi dukungan moril dan doa dalam perkuliahan maupun diluar perkuliahan.
8. Rekan-rekan Elektro’04 khususnya, Faisal, Firdaus, Bayu, Leo, Jepri, Eka, Franklin, Ronald, Pay dan buat abang-abang senior Angkatan ‘99(Bang Gabe, Bang Cimet, Bang Ui, Bang Royto E’98), seluruh anak Elektro 2004 dan abang-abang senior yang belum tersebut namanya yang selalu membantu penulis baik dalam masalah perkuliahan maupun di luar perkuliahan.
Berbagai usaha telah penulis lakukan demi terselesaikannya Tugas Akhir ini dengan baik. Namun, penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini belum sempurna karena masih banyak terdapat kekurangan baik dari segi isi maupun susunannya. Saran dan kritik dari pembaca sangat diharapkan dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini dikemudian hari.
Akhir kata penulis berserah diri kepada Tuhan Yang Maha Esa, semoga penulisan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca sekalian terutama penulis sendiri.
Medan, Juli 2008
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR TABEL ... ix
BAB I PENDAHULUAN ...1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan Penulisan ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 2
1.5 Metodologi Penelitian ... 3
1.6 Sistematika Penulisan ... 4
BAB II CDMA 1X EV-DO (EVOLUTION DATA OPTIMIZED) ...5
2.1 Umum ... 5
2.2 Sistem Komunikasi Seluler CDMA ... 6
2.2.1 Konsep Spektrum Tersebar ... 6
2.2.2 Kapasitas CDMA ... 8
2.2.3 Kontrol Daya ... 8
2.2.4 Saat Peralihan (Soft Handoff) ... 9
2.3 Arsitektur Protokol Jaringan Data Paket Kecepatan Tinggi Berbasiskan Teknologi Selular CDMA 2000 1x EV-DO ... 10
2.4 Sistem Data Paket Kecepatan Tinggi Pada Penerapan Teknologi CDMA 2000 1x EV-DO ... 12
2.5 Kinerja Sistem Selular CDMA 2000 1X EV-DO ... 14
2.5.1 Sistem Spread Spectrum ... 14
2.6 Mekanisme Pengiriman Data Paket Kecepatan Tinggi Berbasiskan
Teknologi Selular CDMA 2000 1x EV-DO ... 18
2.7 Konfigurasi Jaringan Data Paket Kecepatan Tinggi Berbasis Teknologi Selular CDMA 2000 1X EV-DO ... 19
2.5.3 Access Network ... 20
2.5.4 Service Network ... 22
2.5.5 Network Database ... 23
2.5.6 Authentication, Authirization, and Accounting (AAA) .... 24
2.5.7 Home Agent ( HA) ... 24
2.5.8 IP Backbone Network ... 24
2.5.9 Interface ... 25
BAB III SISTEM DAN PEMODELAN SIMULASI ...29
3.1 Umum ... 29
3.2 Blok Diagram Sistem ... 29
3.3 Model Simulasi ... 31
3.3.1 Packet Data Serving Node (PDSN) ... 33
3.3.2 Packet Control Function (PCF) ... 34
3.3.3 Selection Distribution Unit (SDU) ... 35
3.3.4 Mobile Station (MS) ... 37
3.4 Modulasi Simbol ... 37
3.5 Sequence Repetition dan Simbol Puncturing ... 41
3.6 Struktur Kanal ... 42
3.7 Pemodelan dan Pembangkitan Noise Kanal ... 43
3.8 Parameter Kinerja Yang Diukur ... 43
3.3.5 Bit Eror Rate (BER) ... 44
3.3.6 Quality of Service (QoS) ... 44
BAB IV HASIL SIMULASI DAN ANALISIS KINERJA LAYANAN
DATA BERKECEPATAN TINGGI PADA CDMA 2000 1X
EV-DO ... 48
4.1 Umum ... 48
4.2 Parameter Masukan Simulasi ... 48
4.3 Analisis BER ... 49
4.4 Analisis QoS ... 74
4.4.1 Analisis Delay ... 74
4.4.2 Analisis Throughput ... 76
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 78
5.1 Kesimpulan ... 78
5.2 Saran ... 79
ABSTRAK
Teknologi komunikasi selular jauh sebelumnya telah berkembang dan memberikan beberapa keuntungan. CDMA 2000 1x EV-DO sebuah teknologi berbasis komunikasi selular di desain untuk proses pengiriman data secara efisien. IS–856 (CDMA2000 1X EV-DO) adalah standar yang membutuhkan lebar-pita yang cukup besar (1,25 MHz).CDMA2000 1X EV-DO (data optimized) dapat mengirimkan data sampai 2,4 Mbps dan mendukung aplikasi seperti konferensi video. Varian lainnya adalah CDMA2000 1X EV-DO yang mengintegrasikan voice dan layanan multimedia data paket berkecepatan tinggi secara simultan pada kecepatan 3,09 Mbps.
Tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk mengetahui bagaimana kinerja dari sistem CDMA 2000 1x EV-DO yang dikhususkan untuk layanan data berkecepatan tinggi, dimana studi ini dilakukan dengan menggunakan simulasi.
Dari hasil simulasi diperoleh grafik dan tabel antara ukuran data dengan
physical bit yang menggambarkan kinerja dari sistem CDMA 1X EV-DO.Dari
hasil analisis simulasi menunjukkan bahwa penggunaan data rate 307,2 Kbps dengan physical bit 1024 memiliki tingkat kesalahan bit yang kecil, sedangkan penggunaan data rate 1228,8 Kbps dengan physical bit 4096 memberikan nilai
delay yang kecil dan nilai throughput yang semakin besar.Hasil simulasi juga
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Code Division Multiple Access (CDMA) adalah salah satu teknik akses
jamak (Multiple Access) yang memisahkan percakapan dalam domain kode, suatu teknik multiplek dimana teknik ini menawarkan beberapa kelebihan dibanding teknik multiplek yang lain seperti Frequency Division Multiple Access (FDMA) dan Time Division Multiple Access (TDMA). Teknologi ini asalnya dibuat untuk kepentingan militer, menggunakan kode digital yang unik, lebih baik daripada
channel atau frekuensi RF.
Kelebihan teknik multiplek CDMA adalah dalam penyediaan kapasitas atau kemampuan untuk memultiplek setiap informasi yang ditransmisikan. Penggunaan sistem CDMA sangat sesuai diaplikasikan pada sistem komunikasi bergerak seluler (CDMA 2000 1XEV-DO) dimana sistem ini melibatkan banyak
user yang menggunakan media udara atau ruang bebas sebagai media
pentransmisiannya. Teknik multipleksing CDMA mampu memberikan solusi dari beberapa permasalahan yang ada pada komunikasi bergerak seluler, salah satunya adalah penyediaan kapasitas yang lebih besar dalam proses pentransmisiannya.
Sistem CDMA dapat digunakan pada band frekuensi yang sama dan dalam waktu yang sama untuk masing-masing user. Teknik dasar CDMA didasarkan pada pengkodean yang berbeda untuk setiap user atau biasa disebut DCS (Direct
Sequence Code), kode ini digunakan untuk membedakan masing-masing user
ketika terjadi panggilan. Dengan sistem CDMA 2000 1X EV-DO kita juga bisa menggunakan koneksi mobile internet dengan layanan data berkecepatan tinggi, karena konsep dari CDMA 2000 1X EV-DO obyektifnya adalah layanan data bukan suara.
Dari latar belakang yang telah diuraikan diatas, dapat dibuat simulasi bagaimana sistem ini diaplikasikan pada komunikasi bergerak seluler terutama untuk layanan data.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang permasalahan diatas, maka dalam tugas akhir ini masalah yang akan dibahas terkait dengan unjuk kerja CDMA 2000 1X EV-DO yaitu:
1. Bagaimana mekanisme pengiriman data berkecepatan tinggi pada sistem CDMA 1X EV-DO.
2. Bagaimana mensimulasikan kinerja sistem CDMA 2000 1X EV-DO pada sistem komunikasi bergerak seluler, khususnya pada layanan data dengan parameter hasil simulasi adalah:
a. BER (Bit Error Rate)
b. QoS (Quality of Service) yang meliputi :
• Delay total (detik)
• Throughput data (bps)
1.3 Tujuan Penulisan
Untuk mensimulasikan kinerja Code Division Multiple Access dengan standarisasi IS-856 (CDMA 2000 1X EV-DO) pada sistem komunikasi bergerak seluler, khususnya pada layanan data.
1.4 Batasan Masalah
Agar masalah yang ditulis dalam Tugas Akhir ini tidak terlalu luas dan menyimpang dari topik yang ada, maka penulis perlu membatasi permasalahan sebagai berikut :
1. Tidak membahas perencanaan sel sistem seluler.
2. Tidak membahas teknik pengkodean dan signaling pada CDMA 2000 1X EV-DO.
4. Tidak mencakup spesifikasi pada perangkat keras.
5. Hanya membahas kinerja dan pensimulasian sistem layanan data Code
Division Multiple Access dengan standarisasi IS-865 yaitu CDMA 2000
1X EV-DO (Evolution - Data Optimized) pada komunikasi bergerak seluler.
6. Perancangan simulasi dengan menggunakan Matlab 7.0
1.5 Metodologi Penulisan
Metode penulisan yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah: a. Studi Literatur
Dengan mempelajari teori-teori penunjang dan literature yang berhubungan dengan pembuatan tugas akhir ini..
b. Perencanaan dan Pemodelan Simulasi
Perancangan konsep blok diagram, merencanakan parameter sistem yang diperlukan dan analisa tiap blok kemudian disusun menjadi satu agar menjadi suatu simulasi sistem yang dapat berjalan dengan baik.
c. Analisa dan Perhitungan
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika Penulisan Tugas Akhir ini, dibagi menjadi beberapa bagian sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Bagian ini berisi mengenai latar belakang, rumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, metode penelitian, tinjauan pustaka dan sistematika penulisan.
BAB II DASAR TEORI
Menjelaskan secara singkat tentang konsep selular CDMA 1X EV- DO, prinsip kerja dan mekanisme pengiriman data berkecepatan tinggi berbasis teknologi selular.
BAB III SISTEM DAN PEMODELAN SIMULASI
Berisi tentang pembuatan perencanaan dan pemodelan simulasi dalam Tugas Akhir ini.
BAB IV HASIL SIMULASI DAN ANALISIS KINERJA LAYANAN
DATA BERKECEPATAN TINGGI PADA CDMA 2000
1X EV-DO
Membahas tentang pengujian simulasi dan analisa dari hasil simulasi yang sudah dibuat.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
BAB II
SISTEM CDMA 2000 1X EV-DO (EVOLUTION-DATA OPTIMIZED)
2.1Umum
Sistem komunikasi dewasa ini sudah semakin berkembang, terutama sistem komunikasi bergerak. Banyak teknologi komunikasi bergerak yang berkembang pesat dan menawarkan berbagai macam keuntungan. Code Division
Multiple Access (CDMA) adalah salah satu teknologi yang saat ini sedang
berkembang pesat dan menawarkan berbagai macam keuntungan diantaranya adalah peningkatan jumlah user dalam sistem.
Teknik CDMA pada awalnya disebut dengan CDMA One yang merupakan teknologi generasi kedua (2G). Versi revisinya IS-95 yang menjadi basis sistem komersial CDMA 2G seluruh dunia. Dengan kecepatan koneksi 14,4 Kbps. Kemudian CDMA merevisi standar menjadi IS-95B. Sistem CDMA 2,5 G ini menawarkan kecepatan 64 kbps.
2.2 Sistem Komunikasi Selular CDMA
Sistem komunikasi seluler CDMA adalah suatu sistem komunikasi bergerak yang menggunakan konsep seluler dimana sel digunakan sebagai batasan untuk alokasi frekuensi salah satunya dan sel juga digunakan sebagai batasan untuk menentukan batasan pelanggan secara tidak langsung yang akan dilayani.
Pada sistem CDMA identifikasi informasinya untuk penerima didasarkan pada kode yang dikirimkan oleh transmiter dan kode ini tidak akan pernah sama antara user satu dengan user yang lainnya, selama setiap user yang dimaksudkan berada dalam satu kanal yang sama atau dalam frekuensi dan waktu yang sama dalam proses pentransmisian informasi.
2.2.1 Konsep Spektrum Tersebar
Sistem spektrum tersebar memiliki keistimewaan yang khas, yaitu sinyal yang ditransmisikan memiliki lebar pita yang jauh lebih besar dari lebar pita informasi, dimana penyebaran spektrum tersebut dilakukan oleh fungsi penyebar tersendiri, yang tidak tergantung pada informasi yang disampaikan. Konsep komunikasi spektrum tersebar didasarkan pada teori C.E. Shannon untuk kapasitas saluran, yaitu [1]:
+ =
N S W
C log2 1 ... (2.1)
dengan :
C = Kapasitas kanal (bit per detik)
W = bandwidth kanal (Hz)
S = daya rata-rata sinyal transmisi (watt)
Sistem spektrum tersebar yang paling banyak dipakai sekarang ini adalah DSSS (Direct Sequence Spektrum) terbesar. Pada sistem ini, sinyal pembawa dimodulasi secara langsung (direct) oleh data terkode. Sebagai pengkode data dipakai deret kode (code sequence) yang memiliki sifat random.
Pada pemancar DSSS, data dikodekan dengan deret kode berkecepatan tinggi. Pada proses pengkodean inilah terjadi penyebaran spektrum. Sinyal spektrum tersebar ini kemudian dimodulasi BPSK (Binary Phase Shift Keying) dan ditransmisikan. Penerima DSSS terdiri dari dua bagian, yaitu bagian sinkronisasi deret kode dan demodulator BPSK. Ketika sinkronisasi deret telah tercapai, akan terjadi peristiwa pemampatan spektrum sinyal DSSS ke data base band semula. Sinyal hasil pemampatan spektrum ini adalah sinyal BPSK yang siap untuk didemodulasikan. Teknik dasar spektrum tersebar ini ditunjukkan oleh Gambar 2.1 [1].
2.2.2 Kapasitas CDMA
Pada pengulangan frekuensi selular, interferensi dapat diterima dengan tujuan meningkatkan kapasitas tetapi interferensi ini harus dikendalikan. Sifat CDMA yang lebih mentolerir interferensi membuat pengulangan frekuensi dilakukan dengan efektif. Pada modulasi pita sempit, pengulangan frekuensinya tidak efektif karena persyaratan untuk memperoleh C/I sekitar 18 dB[1]. Hal ini membutuhkan kanal yang dipakai dalam satu sel tidak boleh dipakai oleh sel yang berdekatan. Pada CDMA kapasitas yang besar diperoleh terutama karena frekuensi yang sama dapat dipakai oleh semua sel.
Kapasitas dari sistem CDMA itu dapat ditingkatkan dengan menggunakan power kontrol yang sesuai baik pada kanal reverse maupun pada kanal forward. Pada kanal forward, power kontrol akan menyebabkan interferensi antara sel-sel yang berdekatan berkurang.
2.2.3 Kontrol Daya
Dalam sistem Direct Squence Code Division Multiple Access (DS-CDMA), kebutuhan terhadap power control merupakan hal yang harus mendapat perhatian. Semua mobile station dalam sistem DS-CDMA mengirim data menggunakan bandwidth yang sama pada waktu yang sama[1], oleh karena itu semua mobile station saling menginterferensi satu sama lain. Untuk mendapatkan kapasitas yang optimum, semua sinyal tanpa tergantung pada jaraknya ke base
station, harus diterima base station dengan mean daya yang sama. Solusi untuk
2.2.4 Saat Peralihan (Soft Handoff)
Pada sistem komunikasi bergerak selular, para user memiliki tingkat mobilitas yang tinggi. Ada kemungkinan user bergerak dari satu sel menuju sel yang lain ketika terjadi suatu percakapan. Untuk menjamin menjamin bahwa percakapan akan terus tersambung diperlukan fasilitas handoff [1]. Mekanisme
handoff yang dimiliki CDMA dan merupakan ciri khas-nya yaitu soft handoff.
Pada Gambar 2.2[2] menunjukkan proses Handoff yang berjalan dari sel sumber menuju sel penerima.User bergerak dari area cakupan sel sumber menuju area cakupan sel pengirim.Urutan peristiwa saat peralihan dapat dijelaskan sebagai berikut [2].
Gambar 2.2 Proses Handoff
2. User menerima sebuah pesan handoff langsung dari sel A, dan memulai komunikasi dengan trafik baru pada kanal sel B.pesan berisi offset PN dari sel B dan kode walsh kanal trafik yang baru.
3. User bergerak dari pilot B menuju active set.setelah memperoleh kanal trafik forward, pesan handoff langsung ditetapkan, user megirimkan pesan handoff komplit.kemudian active set berisi dua buah pilot.
4. User mendeteksi sebuah pilot yang akan dijatuhkan dibawah T_DROP.kemudian user mulai dengan drop timer.
5. Drop timer tersebut menjangkau T_TDROP.User mengirimkan pesan pilot ukuran besar.
6. User mendapat pesan handoff langsung,pesan hanya berisi PN off set dari sel B.User berada pada cakupan sel B.
2.3 Arsitektur Protokol Jaringan Data Paket Kecepatan Tinggi Berbasiskan
Teknologi Selular CDMA 2000 1x EV-DO
TCP
Gambar 2.3 Model Protokol Jaringan Selular CDMA 2000 1x EV-DO
Skema pentransferan data berawal dari Packet Data Serving Node (PDSN), Packet Control Function (PCF), Selection Distribution Unit (SDU), dan berakhir pada Mobile Station (MS). Pada Gambar 2.5 dapat dilihat bahwa antara PDSN dan PCF dihubungkan oleh Radio to PDSN Interface (R-P Interface), antara PCF dan SDU dihubungkan oleh A8-A9 Interface, dan antara SDU dan MS dihubungkan oleh airlink.
Berikut ini merupakan fungsi dan tugas masing-masing layer antara lain[4] : 1. Physical Layer
Physical layer mendukung transmisi dan penerimaan sinyal antara MS dan
BS. Physical layer ini mengikuti model referensi Open System
Interconnection (OSI) layer 1. Unit transmisi Physical layer disebut dengan
paket layer fisik. 2. Data Link Layer
Data link layer antara MS dan jaringan dibagi menjadi dua sub layer yang
terdiri dari Medium Access Control (MAC) dan Link Layer Access (LAC).
Layer LAC membatasi antara upper layer dengan layer MAC, sedangkan
layer ini dikatakan sebagai Radio Link Protocol (RLP). Layer Pont to Point
Protocol (PPP) yang terdapat pada PDSN dan MS dapat disertakan dengan
layer 2 (link layer) dari model referensi OSI. PPP digunakan untuk membawa
Internet Protocol (IP). PPP menyertakan Cyclic Redundsncy Check (CRC)
untuk mengidentifikasi kesalahan pada saat transmisi. 3. Upper Layer
Upper layer berhubungan dengan layer 2 hingga 7 model referensi OSI yang
berfungsi untuk mengakses semua jenis layanan. Layer IP merupakan protocol layer network yang setiap paket IP dirutekan secara independen sampai tiba di tujuan (host/destination). Transmision Control Protocol/User
Datagram Protocol (TCP/UDP) merupakan jenis transport layer yang dapat
digunakan. Pada layer di atasnya yaitu layer aplikasi, dapat menggunakan model transportasi TCP atau UDP tergantung jenis layanan yang digunakan.
2.4 Sistem Data Paket Kecepatan Tinggi Pada Penerapan Teknologi CDMA
2000 1x EV-DO.
Pada Gambar 2.4[5] berikut ini, dapat dilihat penggunaan daya sektor dari IS-95 dan IS-856 pada forward link-nya. Setiap kanal (Pilot, Sync, Paging, dan
Traffic) pada IS-95 ditransmisikan ke seluruh waktu dengan bagian tertentu dari
daya sektor keseluruhan, sementara kanal yang sama di IS-856 ditransmisikan pada daya yang penuh, hanya selama bagian tertentu dari waktu. Penggunaan yang efisien dari sumber daya sektor di IS-856 tidak hanya meningkatkan cakupan sel tetapi juga meningkatkan Signal to Interference and Noise Ratio (SINR) bagi pelanggan yang dibatasi oleh noise .
Gambar 2.4 Penggunaan Daya dari IS-95 dan IS-856 pada Forward Link Untuk standar IS-856, data rate yang ditransmisikan dari BS menuju MS atau dikenal dengan istilah forward link. Terdapat 12 jenis data rate dengan beberapa data rate yang muncul sebanyak dua kali. Data rate itu antara lain 38,4 Kbps, 76,8 Kbps, 153,6 Kbps, 307,2 Kbps, 614,4 Kbps, 921,6 Kbps, 1228,8 Kbps, 1843,2 Kbps, serta 2457,6 Kbps [5]dengan data rate yang sama muncul sebanyak dua kali adalah 307,2 Kbps, 614,4 Kbps, serta 1228,8 Kbps. Meskipun terdapat
data rate yang muncul lagi tetapi banyaknya time slot yang digunakan untuk
2.5 Kinerja Sistem Selular CDMA 2000 1x EV-DO
Pada umumnya untuk sistem selular CDMA 2000 1X EV-DO sama halnya dengan prinsip kerja sistem selular CDMA One, namun pada CDMA 2000 1X EV-DO hanya dikhususkan pada layanan data dengan menggunakan kapasitas jaringan yang lebih besar.
2.5.1 Sistem Spread Spectrum
Pada sistem CDMA 2000 1x EV-DO yang berbasis pada komunikasi
spread spectrum memiliki kemampuan tahan terhadap interferensi. Gain
processing sistem (Gp), yang merupakan perbandingan antara bandwidth RF (Bw
R B Gp= w
) terhadap kecepatan informasi (R) merupakan suatu parameter dari penolakan interferensi yang dapat dinyatakan dengan persamaan 2.2 [5]:
... (2-2)
Pada sistem spread spectrum, tingkat noise ditentukan oleh thermal noise dan interferensi. Pada user, interferensi diproses sebagai noise. Hubungan antara S/N input dan output dapat ditunjukkan oleh persamaan 2.3[5]:
i
Performansi sistem digital ditentukan oleh Eb/No yang merupakan perbandingan antara energi tiap bit dengan kerapatan spektral daya noise. Berikut ini diberikan hubungan antara S/N dengan Eb/No
P
yang ditunjukkaan oleh persamaan 2.4[5] :
... (2-4)
o
Pada suatu sistem komunikasi digital, kualitas transmisi sinyal juga ditentukan oleh Bit Error Rate (BER) dari sinyal digital yang merupakan kualitas dari sinyal yang diterima. Hubungan antara BER dengan Eb/No
( )
dengan persamaan sebagai berikut [5]:dengan :
(BER) = probabilitas bit yang error
erf = error function
= Signal to noiseratio kanal trafik
2.5.2 Kapasitas Kanal Sel
Kapasitas selular pada CDMA dapat didefinisikan sebagai kanal yang dapat disediakan dalam 1 bandwidth sebesar 1,25 MHz. Kapasitas pada sistem CDMA ini dipengaruhi oleh faktor aktifitas trafik yang dapat berupa voice maupun data, faktor interferensi dari sel tetangga yang lain, faktor kontrol daya yang tidak sempurna serta faktor sektorisasi.
Kapasitas kanal sel CDMA dapat dikelompokkan menjadi dua bagian yaitu primary traffic dan secondary traffic. Untuk primary traffic hanya digunakan sebagai kanal suara saja sedangkan untuk secondary traffic-nya digunakan sebagai kanal untuk pentransmisian data saja. Pada analisis ini dibatasi hanya kondisi secondary traffic.
Berikut ini diberikan persamaan untuk menentukan kapasitas kanal sel CDMA yang menggunakan antena dengan pancaran ke segala arah (omnidirectional) [5] :
dengan :
Mmax = kapasitas kanal (kanal) Gp
t b I E
= processing gain (dB) sebagaimana didefinisikan oleh persamaan (2-2)
= rasio energi tiap bit terhadap total interferensi dan kerapatan daya
thermal noise (dB)
c
η = faktor kontrol daya yang tidak sempurna
vf = faktor aktivitas trafik yang dapat brubah vice atau data = 1[5]
f = faktor interferensi dari sel lain
Untuk megurangi interferensi dari user yang bersal dari sel lain maka base
station menggunakan antena dengan pancaran yang membentuk sudut tertentu
sebesar 360o/A. Di dalam penerapannya base station menggunakan 3 antena yang membentuk sektorisasi sebesar 120o
3
max sec
α
x M M tor =
dan menerapkan gain sektorisasi (α) secara praktis sebesar 2,55[5] maka banyaknya kanal yang disediakan tiap sektor dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut [5]:
... (2-10)
dengan :
Msector = banyaknya kanal yang disediakan tiap sektor (kanal) α = faktor sektorisasi
2.6 Mekanisme Pengiriman Data Paket Kecepatan Tinggi Berbasiskan
Teknologi Selular CDMA 2000 1x EV-DO
Pada skema pengiriman data paket kecepatan tinggi berbasiskan teknologi selular CDMA 2000 1x EV-DO, Access Terminal (AT) mewakili MS, dan Access
Network (AN) mewakili BS. Berikut ini merupakan mekanisme pengiriman data
yang berawal dari PDSN server ke AT adalah sebagai berikut: 1. PDSN mengirimkan paket data ke PCF.
2. PCF mengirimkan A9 BS service request message ke AN untuk melakukan
request pelayanan paket dan memulai T
3. AN merespon dengan A9 BS service respon. PCF menghentikan timer T bsereq9.
bsreq9
service respon message dan memulai timer Tnet_conn
4. Pada kanal kontrol, AN mengirimkan page message ke AT. .
5. AT memulai prosedur pembentukan hubungan (connection establishment) dengan AN.
6. Setelah kanal trafik terbentuk, AN mengirimkan A9-setup-A8-message ke PCF melalui Data Ready Indicator yang diset menjadi “ I “ untuk membentuk A8 connection dan memulai timer TAA8-setup. Ketika PCF menerima A9-setup-A8-message, maka timer Tnet_conn
7. PCF mengirimkan A-9-connect-A8-message ke AN. Pada saat menerima
A9-connect-A8-message, maka timer T
akan dihentikan.
A8-setup
8. Hubungan telah terbentuk dan paket data dapat saling dikirim antara AT dan PDSN.
akan dihentikan.
AT AN PCF PDSN
Transmitting Packet Data
A9-BS Service Request
A9-BS Service Response
Page Message
Connection Establishment
A9-Setup-A8
A9-Connect-A8
Transmitting Packet Data T bsreq9
T net_coon
T A8-Setup
Gambar 2.5 Mekanisme Pengiriman Data Paket dari PDSN menuju AT
2.7 Konfigurasi Jaringan Data Paket Kecepatan Tinggi Berbasis Teknologi
Selular CDMA 2000 1x EV-DO
Gambar 2.6 Arsitektur Jaringan CDMA 2000 1X EV-DO
2.7.1 Access Network
Sistem CDMA 1x EV-DO terdiri dari access point (AP) atau dalam teknologi CDMA 2000 1x atau GSM perangkat ini dikenal dengan istilah Base
Station Transceiver Subsystem (BTS) serta Radio Network Controller (RNC)
yang tersusun dari komponen Base Station Controller (BSC) dan Packet Control
Function (PCF). Berikut ini akan dijelaskan fungsi dari masing-masing komponen
yang berada pada Access Network. a. Access Point / BTS
Access Point atau perangkat radio BTS terdiri dari perangkat RF
jaringan CDMA 2000 1x atau CDMA 1x EV-DO ke bagian pelanggan dan mengontrol berbagai carrier yang beroperasi pada suatu sel atau sektor.
b. Base Station Controller (BSC)
BSC bertanggung jawab dalam mengontrol semua BTS-BTS yang berada dalam wewenangnya. BSC melewatkan paket dari BTS menuju
Packet Data Serving Node (PDSN) atau sebaliknya dari PDSN menuju
BTS dengan menyediakan interface data yang terpisah berupa Radio Packet Interface (R-P Interface) pada penerapan CDMA 2000 1x EV-DO.
c. Packet Control Function (PCF)
Packet Control Function merupakan proses dalam Radio Access
Network (RAN) yang mengatur transfer paket-paket antara Access Point
dan PDSN. Yang dimaksud RAN disini merupakan suatu sistem yang terdiri dari perangkat Access Terminal, Access Point, BSC, serta PCF. PCF melakukan konektivitas ke sebuah jaringan paket inti termasuk PDSN yang melewati interface dengan standar R-P Interface yang berdasarkan pada Protokol A10 atau A11 yang berjalan melewati Internet Protocol (IP). PCF bertanggung jawab dalam mengatur interface antara PDSN dan BSC. Selain itu juga mengatur setup untuk Interface Generic Routing
Encapsulation Tunnel (GRE/IP) ke PDSN-PDSN, pemilihan PDSN,
2.7.2 Service Network
Service Network terdiri dari Mobile Switching Center (MSC) dan Packet
Data Serving Node (PDSN). Berikut ini akan dijelaskan fungsi dari
masing-masing komponen yang berada pada Service Network. a. Mobile Switching Center (MSC)
MSC merupakan switching center yang merupakan bagian sentral dari jaringan CDMA 2000 1x yang saling mendukung dengan jaringan lainnya seperti Public Switched Telephone Network (PSTN). Packet
Switched Public Data Network (PSPDN), Circuit Switched Data Network
(CSDN). MSC dihubungkan ke berbagai sistem BSC melewati interface dengan mengacu standar A interface untuk mengirimkan dan menerima sinyal voice dan data. MSC memproses permintaan untuk layanan dari telepon wireless menuju pelanggan telepon konvensional atau sebaliknya, dan merutekan panggilan antara BTS dan PSTN. MSC juga mengatur
Visitor Location Register (VLR) serta menyimpan dan mengatur berbagai
informasi pelanggan yang diperlukan untuk proses pemanggilan data
exchange dengan Home Location Register (HLR). Yang menjadi satu
pengecualian bahwa system CDMA 1x EV-DO tidak perlu menggunakan perangkat pada MSC.
b. Packet Data Serving Node (PDSN)
Packet Data Serving Node digunakan untuk mengontrol dan melewatkan
bertanggung jawab dalam membentuk, menjaga, serta menterminasi
interface data dalam hal ini sesi Point-to-Point Protocol (PPP) antara
Access Terminal melalui PCF dan BTS dan jaringan data paket seperti
Internet. PDSN juga mendukung layanan-layanan paket seperti Simple IP
dan Mobile IP, melakukan inisialisasi Authentication, Autrhorization, and
Accounting (AAA).
2.7.3 Network Database
Network Database merupakan penyimpan informasi yang dapat diakses
oleh jaringan. Terdapat banyak database jaringan pada jaringan CDMA 2000 1x EV-DO. Database tersebut antara lain Home Location register (HLR) berupa
database master pelanggan, Visitor Location Register (VLR) berupa database
pelanggan aktif bersifat sementara, Equipment Identity Register (EIR) yang mengandung identitas dari perangkat telekomunikasi seperti telepon wireless dan status perangkat tersebut pada jaringan, Billing Center (BC) yang melakukan proses perekaman billing, dan Authorization and Validation Center (AC) yang menangani otentikasi pelanggan dan interworking daengan MSC melalui HLR. Berikut ini akan dijelaskan fungsi masing-masing komponen yang ada pada
Network database untuk VLR dan HLR.
a. Visitor Location Register (VLR)
b. Home Location Register (HLR)
HLR merupakan database pelanggan yang terdapat di setiap identitas pelanggan mobile internasional (Internasional Mobile Subscriber Identity/ IMSI) dan International Mobile Equipment Identifier (IMEI) yang secara unik mengidentifikasi setiap pelanggan
2.7.4 Authentication, Authorization, and Accounting (AAA)
AAA merupakan proses yang digunakan sebagai validasi identitas dari pelanggan yang dituju atau suatu perangkat seperti host, server, switch, atau
router pada suatu jaringan komunikasi. Otorisasi memberikan perlakuan dengan
akses yang benar terhadap suatu pelanggan, beberapa pelanggan, system, suatu proses. Accounting melakukan fungsi penelusuran koneksi pelanggan dan system pencatatan (logging) pelanggan.
2.7.5 Home Agent (HA)
Home Agent merupakan program yang mengotentikasi registrasi,
melewatkan paket menuju dan dari jaringan data paket contohnya Internet, disamping itu juga membuat sesi komunikasi yang aman secara terenkripsi, dan secara dinamis mengatur pengalamatan IP. HA menerima informasi pelengkap dari fungsi AAA.
2.7.6 IP Backbone Network
backbone biasanya jaringan komunikasi dengan kecepatan tinggi seperti
Asynchronous Transfer Module (ATM) atau Fiber Distributed Data Interface
(FDDI). Sistem CDMA 1x EV-DO menggunakan jaringan backbone yang dapat menyediakan kemampuan transmisi IP end-to-end.
2.7.7 Interface
Interface merupakan batasan bersama antara dua bagian yang dapat berupa
perangkat sistem, atau elemen dari informasi dimana interaksi terjadi dia antara dua sistem. Inteface yang digunakan untuk jaringan CDMA 2000 1x EV-DO dapat dijelaskan sebagai berikut[8]:
a. Um
Interface Um merupakan interface yang menghubungkan antara MS
dengan BTS yang menggunakan standarisasi airlink dari TIA/EIA IS-856. b. Abis
Interface Abis merupakan interface yang menghubungkan antara BTS
dengan BSC. Interface Abis terdiri dari Abis Signalling dan Abis Traffic. c. A1
Interface A1 membawa informasi pensinyalan antara call control dan
fungsi manajemen mobilitas dari MSC dan komponen call control dari BS (BSC).
d. A2
Interface A2 digunakan untuk menyediakan path untuk traffik pelanggan.
Interface A2 membawa 64/56 kbps informasi PCM (untuk circuit switch)
Information (UDI) untuk ISDN antara komponen switch dari MSC dan
Selection Distribution Unit (SDU) yang merupakan fungsi dari BS.
e. A3
Interface A3 digunakan untuk mengangkut trafik pelanggan dan
pensinyalan antar BS (Soft/softer handoff) ketika target BS disertakan untuk fungsi pemilihan frame di dalam source BS. Interface A3 membawa informasi pelanggan yang dikodekan berupa data atau suara sinyal informasi antara fungsi SDU dari source BS dan komponen elemen kanal BTS dari target BS.
f. A5
Interface A5 digunakan untuk menyediakan path untuk trafik pelanggan
berupa panggilan data antara source BS dan MSC. Interface A5 membawa aliran byte secara full duplex antara komponen switch dari MSC dan fungsi SDU dari BS.
g. A7
Interface A7 membawa informasi pensinyalan antara source BS dengan
target BS pada kondisi inter-BS soft/softer handoff.
h. A8
Interface A8 membawa trafik pelanggan antara AN atau BS dan PCF.
i. A9
Interface A9 membawa informasi pensinyalan antara AN atau BS dan
PCF. j. A10
k. A11
Interface A11 membawa informasi pensinyalan antara PCF dan PDSN.
l. A12
Interface A12 membawa informasi pensinyalan yang berkaitan dengan
otentikasi terminal antara fungsi Session Control and Mobility
Management (SC/MM) pada PCF dan AN Authentication, Authorization
and Accounting (AAA).
m. A13
Interface A13 membawa informasi pensinyalan antara fungsi SC/MM si
source PCF dan fungsi SC/MM di target PCF. n. A14
Interface A14 membawa informasi pensinyalan antara fungsi SC/MM di
PCF dan AN. o. A15
Interface A15 membawa informasi pensinyalan antara AN ketika paging
antar AN digunakan. p. Ax
Interface Ax membawa trafik pelanggan fungsi SC/MM di PCF dan AN.
Keseluruhan interface yang digunakan dalam jaringan CDMA 2000 1X EV-DO dapat diperhatikan pada model arsitektur Interoperability Specification (IOS)
Gambar.2.7. Model Arsitektur Interoperability Specification (IOS) untuk High
BAB III
SISTEM DAN PEMODELAN SIMULASI
3.1 Umum
Simulasi ini menggunakan bantuan perangkat lunak (software) MATLAB. Penggunaan perangkat lunak dikarenakan MATLAB merupakan salah satu bahasa komputasi teknis yang sering digunakan untuk permasalahan teknik, sains dan matematika. Dengan hasil tampilan grafik dari simulasi dan tabel hasil perhitungan manual dari sistem, kemudian dilakukan analisis, sehingga dapat diperoleh data kelayakan dan kualitas sebuah sistem untuk diterapkan dalam teknologi telekomunikasi seluler dalam layanan data kescepatan tinggi.
.
3.2 Blok Diagram Sistem
Blok diagram pada Gambar 3.1 akan menjelaskan secara umum sistem
yang akan disimulasikan pada Tugas Akhir ini.
PDSN PCF
Access Network (AN) Access Terminal
(AT)
A-10
A-11 A-8
A-9 Air
Interface
KANAL
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem
1. PDSN (Packet Data Serving Node) digunakan untuk mengontrol dan melewatkan paket-paket data menuju (Access Network) AN.
2. Di dalam (Access Network) AN terdiri dari beberapa komponen yang mempunyai fungsi masing-masing diantaranya:
a. Access Point / BTS
BTS bertanggung jawab dalam pengalokasian sumber dan daya untuk konsumsi pelanggan berupa paket-paket data.
b. Base Station Controller (BSC)
BSC melewatkan paket-paket dari BTS menuju PDSN dengan menyediakan interface data yang terpisah berupa Radio Packet
Interface (R-P Interface)
c. Packet Control Function (PCF)
PCF mengatur transfer paket-paket antara Access Point dan PDSN, dan melakukan koneksivitas ke sebuah jaringan paket inti termasuk PDSN yang melewati interface dengan standar R-P Interface berdasarkan protocol A10 atau A11.
3. Kanal transmisi digunakan untuk penambahan noise pada sinyal transmisi 4. Access Terminal (AT) merupakan tujuan dari paket-paket data yang
3.3 Model Simulasi
Simulasi sistem ini dibuat dengan menggunakan konsep single user dan menggunakan sistem komunikasi satu arah yaitu forward link dari PDSN menuju MS. Simulasi ini menggambarkan tentang bagaimana data ditransmisikan dari PDSN menuju MS dengan memperhatikan proses yang terjadi pada setiap perangkat dan perantaranya seperti pada Gambar 3.2.
Service Network (PDSN) Acces
Terminal (AT)
Acces Network
BTS BSC dan SDU PCF
Throughput
Frame Ethernet
R-P Interface A10 Interface
BER
Frame PCF
AB Interface
Airlink
Um- Interface
Abis Interface
Gambar 3.2 Model Simulasi CDMA 2000 1X EV-DO
Berikut penjelasan mengenai proses transmisi data dan apa saja yang akan dianalisis dari model diatas:
2. Kemudian terjadi proses pentransmisian data yang berupa frame ethernet dari PDSN menuju PCF melalui R-P interface / A10 interface.Pada
interface ini memiliki kecepatan data sebesar 100 Mbps [8].
3. Proses selanjutnya terjadi pada PCF, yaitu PCF melakukan dekapsulasi data. Kemudian data asli hasil dekapsulasi akan dikirim lagi menuju SDU oleh relay di PCF, dari sini terjadi proses enkapsulasi data kembali.
4. Kemudian data yang telah di enkapsulasi dari PCF ditransmisikan menuju BS, tepatnya menuju SDU yang berada di dalam BSC melalui A8
interface. Data yang dikirimkan berupa frame PCF, dengan menggunakan
interface sistem transmisi digital STM-1/OC-3 yang memberikan
kecepatan data sebesar 155,52 Mbps [8].
5. Di dalam perangkat SDU terjadi proses dekapsulasi frame PCF yang kemudian terjadi proses pada setiap layer SDU hingga terjadi proses enkapsulasi kembali.
6. Frame data dari SDU akan diteruskan ke layer airlink yang berdasarkan standar TIA/EIA IS-856[8] hingga didapatkan proses enkapsulasi data untuk diteruskan menuju MS, dalam BTS tidak terjadi proses apapun karena BTS merupakan perangkat pasif yang dalam sistem ini hanya berfungsi sebagai perantara antara perangkat MS dan BSC.
7. Antara BSC dan BTS terdapat interface yang di sebut Abis interface. Pada
interface ini dapat dianalisis delay transmisi pada Abis interface yang juga
menggunakan interface sistem transmisi digital STM-1/OC-3.
8. Data yang sampai pada MS akan terjadi proses dekapsulasi data dari layer
3.3.1 Packet Data Serving Node (PDSN)
Panjang paket data (segment data) yang dikirimkan dari PDSN dalam simulasi ini berukuran antara 9.000,10.000 dan 12.000 byte. Segmen data ini kemudian dikirimkan ke transport layer untuk diubah menjadi segmen TCP atau UDP dengan menambahkan header yang sesuai. Penambahan header ini dirumuskan [8].
Header W
Wsegment = data + ... (3.1)
Dengan:
Wsegmen = panjang segmen TCP (byte) Wdata
IP segmen
datagram W Header
W = +
= jumlah data sebelum terenkapitulasi (byte) Header = panjang header TCP (20 byte)
Dari transport layer, segmen ini kemudian dikirim ke network layer untuk diubah menjadi datagram IP. Layer IP ini memiliki Maximum Segment Size (MSS) sebesar 65511 byte [8], sehingga bila panjang segmen data yang masuk ke layer ini panjangnya melebihi MSS maka segmen data ini terlebih dahulu harus disegmentasi sebelum dienkapsulasi (penambahan header).
... (3.2)
dengan :
Wdatagram = panjang datagram IP (byte) Header IP
Dari network layer, datagram IP kemudian dikirim ke data link layer (R-P
interface) melalui Point-to-Point Protocol (PPP). Pada R-P interface, datagram
sebesar 1500 byte [..]. Bila jumlah datagram IP ini melebihi jumlah MTU
Ethernet, maka datagram akan disegmentasi sesuai dengan persamaan[8]:
Ethernet datagram frame
MTU W
N = ... (3.3)
dengan :
Nframe = jumlah frame Ethernet (byte)
MTUEthernet
FCS Header
MTU
WEthernet = Ethernet + Ethernet + = MTU Etrhernet (1500 byte)
Proses segmentasi yang dihasilkan harus berupa bilangan bulat yang bukan bilangan pecahan, apabila banyaknya frame yang diperoleh dalam bilangan pecahan maka harus dilakukan pembulatan nilai ke atas. Setelah tersegmentasi,
frame-frame ini kemudian dienkapsulasi untuk disesuaikan dengan panjang frame
Ethernet. Berikut ini diberikan persamaan untuk menyatakan panjangnya 1 frame
Ethernet [8].
... (3.4)
dengan :
WEthernet = panjang frame Ethernet (byte) MTUEthernet = payload data (46 – 1500 byte) Header = header Ethernet (22 byte)
FCS = jumlah FCS (Frame Check Squence) (3 byte)
Sehingga jumlah total frame Ethernet yang dikirim dari PDSN ke PCF adalah : Wframe total = Nframe x WEthernet ... 3.3.2 Packet Control Function (PCF)
(3.5)
data asli yang diperoleh dari proses dekapsuli ini kemudian ditransfer dari R-P
interface ke A8- A9 interface oleh relay di PCF.
3.3.3 Selection Distribution Unit (SDU)
Frame yang dikirimkan dari PCF kemudian akan didekapsulasi untuk
mendapat Link Accesss Control – Selection Distribution Unit (LAC-SDU) Service
Data Unit-nya. LAC SDU ini kemudian ditransfer ke link layer LAC oleh relay di
SDU. Selanjutnya LSC-SDU pada link layer LAC diubah menjadi LAC- Protocol
Data Unit (PDU) dengan menambahkan 30 bit CRC [8], sehingga diperoleh :
SDU
WLAC-SDU = panjang LAC-SDU sama dengan WPCF total
radioblock
Selanjutnya LAC-PDU dari link layer LAC dikirimkan ke link layer Mediuym
Access Control (MAC). Disini, frame kemudian disegmentasi menjadi
MAC-radio block dengan ukuran yang sesuai dengan data rate-nya.Sehingga proses
segmentasi yang terjadi dirumuskan :
... (3.7)
dengan :
N payload MAC = jumlah payload Mac-radio block
Setelah itu MAC-radio block akan dienkapsulasi dengan menambahkan 16 bit FCS dan 6 bit Tail [8], sehingga didapatkan :
Tail FCS W
WMACradioblock = payloadMAC−radioblock + + ... (3.8)
Sehingga diperoleh nilai frame total yang dapat dikirimkan menuju airlink sebesar:
Selanjutnya frame data yang berasal darin SDU akan diteruskan ke layer berikutnya yaitu airlink yang berdasarkan standar TIA/EIA IS-856. Karena pada layer ini banyaknya data yang dilewatkan dinyatakan dalam chip,Maka banyaknya data pada layer ini dapat dinyatakan sebagai :
Wairlink = WSDU total x PN Chip/bit ... (3.10) dengan :
Wairlink = banyaknya data pada layer airlink (chip) WSDU total
= jumlah data yang terdapat pada SDU (bit)
PN Chip/bit = banyaknya alokasi chip berdasarkan data rate untuk setiap
bit (chip)
Banyaknya frame yang dibutuhkan untuk mengirim data informasi pada
airlink layer dapat dinyatakan sebagai :
... (3.11)
dengan :
N frame = frame yang dibutuhkan untuk mengirimkan data pada
Data Chip/frame = banyaknya alokasi chip berdasarkan data rate untuk
setiap frame (chip)
Total keseluruhan untuk chip yang dibawa oleh airlink layer dapat dinyatakan sebagai :
Wairlink total = (Chippreamble 1 frame x Nframe) + (Npilot 1 frame x Nframe)
+ (NMAC 1 frame x Nframe) + Wairlink ... (3.12) dengan :
Chippreamble 1 frame = alokasi preamble pada 1 frame (chip)
Nframe = banyaknya frame yang ditransmisikan di airlink layer (buah)
NMAC 1 frame = alokasi MAC pada 1 slot Npilot 1 frame = alokasi pilot pada 1 slot Wairlink
3.3.4 Mobile Station (MS)
= banyaknya data pada layer airlink (chip)
Data yang sudah dalam bentuk chip dari layer airlink pada BS dibawa melalui Um interface untuk diterima oleh MS yang selanjutnya akan didekapsulasi.
3.4 Modulasi Simbol
Berdasarkan standard yang digunakan pada sistem EVDO, modulasi ditentukan oleh besar ukuran data physical bit dalam satu frame yaitu: 1024, 2048, 3072 dan 4096 bit, modulasi yang digunakan dalam sistem EVDO yaitu QPSK, 8-PSK, 16-QAM dengan code rate 1/3.
keluaran bentuk phase dan quadrature dengan nilai modulasi yang teratur. Simbol yang telah dimodulasi tersebut akan dikodekan dan dipetakan (mapping) menurut sinyal konstelasi.Berikut modulasi simbol yang digunakan pada simulasi sistem EVDO.
1. Modulasi QPSK ( Quadrature Phase Shift Keying)
Sesuai dengan standard EVDO, Modulasi QPSK baru berlaku untuk
forward link paket phisycal layer dengan ukuran dari bit 1024 atau 2048. Dua alur
yang berurutan keluaran simbol interleaver digabungkan untuk membentuk simbol modulasi QPSK X ( 2i ) dan X ( 2i + 1 ) dimana ( i = 0,……..,M – 1) yang dimapping ke dalam suatu symbol modulasi yang kompleks (mI(i), mQ(i)) seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3.1[8]. Gambar 3.3[8] menunjukkan sinyal konstelasi dari modulator QPSK.
Tabel 3.1 Modulasi QPSK
Interleaved Symbol Modulasi Symbol S1= x(2k + 1) So = x(2K) MI(k) MQ(k)
0 0 1 1
0 1 0 1
1/√2 -1/√2
1/√2 -1/√2
1/√2 1/√2 -1/√2 -1/√2
2. Modulasi 8- PSK
Sesuai dengan standard EVDO, modulasi QPSK berlaku untuk forward link dengan ukuran paket physical layer 3072 bit.Tiga alur yang berurutan keluaran dari simbol interleaved digabungkan untuk membentuk simbol modulasi 8-PSK.Masing-masing group dari tiga blok yang berdekatan dengan keluaran simbol interleaved adalah, x(3i), x(3i+1) dan x(3i+2) dimana (i=0,…..M-1) yang di mapping ke dalam suatu simbol modulasi yang kompleks (mI(i), mQ(i)) seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3.2[8]. Pada Gambar 3.4[8] menunjukkan sinyal konstelasi dari modulasi 8-PSK.
Tabel 3.2 Modulasi 8-PSK
Simbol Interleaved Simbol Modulasi S2=x(3k+2) S1= S
Keterangan: C=cos(π/8)=0,8239; S=sin(π/8)=0,3827
3. Modulasi 16-QAM
Sesuai dengan standard EVDO, modulasi QPSK berlaku untuk forward
link dengan ukuran paket physical layer 4096 bit.Empat alur yang berurutan
keluaran dari simbol interleaved digabungkan untuk membentuk simbol modulasi 16-QAM.Masing-masing group dari tiga blok yang berdekatan dengan keluaran simbol interleaved adalah, x(4i), x(4i+1) dan x(4i+2) dimana (i=0,…..M-1) yang di mapping ke dalam suatu simbol modulasi yang kompleks (mI(i), mQ(i)) seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3.3[8].Simbol yang telah dimodulasi tersebut akan dikodekan dan dipetakan (mapping) menurut sinyal konstelasi pada 16-QAM Pada Gambar 3.5[8] menunjukkan sinyal konstelasi dari modulasi 16-QAM.
Tabel 3.3 Modulasi 16-QAM
Interleaved Simbol Modulasi Simbol
Gambar 3.5 Sinyal Konstelasi Modulasi 16-QAM
3.5 Sequence Repetition dan Simbol Puncturing
Tabel 3.4[9]memberikan nilai dari ketiga modulasi simbol untuuk masing-masing paket physical layer dan nilai dari modulasi simbol yang dibutuhkan untuk pembagian slot yang dialokasikan.Jika nilai dengan modulasi simbol yang diperlukan lebih dari nilai yang telah disediakan, maka urutan lengkap dari modulasi simbol harus diulangi sebanyak waktu urutan penuh (full-sequence
times).Jika nilai dari modulasi simbol kurang dari nilai yang disediakan maka nilai
input dari modulasi simbol yang pertama yang digunakan.
Tabel 3.4 Parameter Sequence Repetisi dan Simbol Puncturing
Data rate (kbps)
Nilai per Physical Layer coding
3.6 Struktur kanal
Pada kanal Forward traffic atau control channel data chip hasil modulasi simbol harus sesuai dengan time division multiplexed dengan urutan preamble,
pilot channel dan MAC channel didalam slot, sesuai dengan diagram pemilihan
waktu pada Gambar 3.5[9].
Gambar 3.6 Urutan Preamble, Pilot, MAC dan data Multiplexing Parameter multiplexing harus sesuai dengan Tabel 3.5[9].
Tabel 3.5 Parameter Preamble, Pilot, MAC, dan Data Multiplexing
Data Rate (Kbps)
Nilai per Physical bit
Slot Bit Preamble Pilot MAC Data Chip
307,2 4 2048 128 768 1024 6272
614,4 1 1024 64 192 256 1536
921,6 2 3072 64 384 512 3136
3.7 Pemodelan dan Pembangkitan noise kanal
Salah satu jenis noise yang ada pada setiap sistem komunikasi adalah
noise thermal. Noise thermal ini disebabkan oleh pergerakan-pergerakan elektron
di dalam konduktor yang ada pada sistem komunikasi, misalnya pada perangkat pengirim.
Karakteristik noise thermal ini disebut white noise. Pergerakan elektron penyebab noise thermal bersifat acak, sehingga besarnya noise thermal juga berubah secara acak terhadap waktu. Perubahan secara acak tersebut dapat diperkirakan secara statistik, yaitu mengikuti Distribusi Gaussian, dengan rata-rata nol. sehingga noise thermal pada perangkat penerima disebut Additive White
Gaussian Noise (AWGN).
AWGN ini merusak sinyal dalam bentuk aditif, yaitu ditambahkan ke sinyal utama, Persamaan 3.13 adalah Distribusi Gaussian yang mewakili AWGN.
2
Pada Tugas Akhir ini, simulasi model CDMA 2000 1X EV-DO menggunakan kanal AWGN sebagai kanal transmisi.Noise AWGN dibangkitkan dengan menggunakan fungsi AWGN.
3.8 Parameter Kinerja yang Diukur
Parameter-parameter yang akan diukur untuk mengetahui kinerja sistem dalam simulasi ini meliputi:
3.8.1 BER (Bit Eror Rate)
Suatu sistem komunikasi digital, kualitas transmisi sinyal ditentukan oleh
Bit Error Rate (BER) yang merupakan parameter tingkat kesalahan bit yang
dikirim dengan penambahan energi bit (Eb/No). Penghitungan BER dalam simulasi ini sesuai dengan persamaan 2.8 pada bab sebelumnya yaitu:
3.8.2 Quality of Service (QoS)
Salah satu ukuran unjuk kerja jaringan data adalah delay yang dibutuhkan untuk mengirimkan data dari sumber ke tujuannya. Pertimbangan delay tersebut mempengaruhi penentuan dan kinerja dari algoritma jaringan, seperti perutean dan
flow control.
1. Delay Proses
Delay proses terdiri dari delay enkapsulasi dan delay dekapsulasi yang
terjadi pada setiap perangkat saat pengiriman data dari PDSN sampai MS . sehingga delay proses yang terjadi dapat dituliskan:
delay total = delay enkapsulasi PDSN + delay dekapsulasi PCF + delay
enkapsulasi PCF + delay dekapsulasi SDU + delay enkapsulasi SDU
2. Delay transmisi
Delay transmisi merupakan lamanya waktu yang dibutuhkan untuk
a. A 10 interface / R-P interface
Delay transmisi yang terjadi pada R-P interface dirumuskan :
Ethernet
tT1 = delay transmisi R-P interface (detik) VEthernet
b. A8 interface
= kecepatan transmisi data Ethernet (bps)
Delay transmisi yang terjadi pada A8 interface dirumuskan :
erface VA8 interface
c. Abis interface
= kecepatan transmisi data A8 interface (bps)
Delay transmisi yang terjadi pada Abis interface dirumuskan :
erface VAbis interfacet
d. Um interface
= kecepatan transmisi data Abis interface (bps)
(
n x x s)
x n W
tT4 = SDU total s 1,67 10−3 ... (3.18)
dengan :
tT4 = delay transmisi Um interface (detik)
n = physical layer packet (n = 1024, 1048, 3072, 4096 bit)
ns
3. Delay propagasi
= alokasi banyaknya slot yang ditempati berdasarkan data rate
Delay propagasi merupakan waktu antara bit terakhir ditransmisikan dari
node sebelumnya sampai bit terakhir diterima pada node berikutnya. Kecepatan
propagasi tergantung pada karakteristik fisik media koneksi antara pengirim dan penerima.dalam simulasi ini jarak antara pengirim dan penerima diasumsikan sebasar 1 km maka besarnya delay propagasi adalah :
c xR N
c d
tp = = frame ... (3.19)
dengan :
tp = delay propagasi (detik) d = jarak / radius sel (meter)
c = cepat rambat gelombang elektromagnetik (3 x 108
3.8.3 Throughput
meter/detik)
Throughput merupakan ukuran seberapa cepat data dapat melewati suatu
entity seperti node atau jaringan. Pengiriman data pada jaringan packet switch
Throughput merupakan parameter yang digunakan untuk mengetahui jumlah data
yang diterima dalam keadaan baik terhadap waktu transmisi yang dibutuhkan dari sumber data ke penerima. Pada keadaan saturasi, yaitu kondisi dimana selalu tersedia frame yang menunggu untuk ditransmisikan, tv
v t
x
=
λ
merepresentasikan sebagai waktu transmisi rata-rata frame yang diterima dengan benar Besarnya
throughput maksimum untuk jaringan dapat dirumuskan
... (3.20)
dengan :
λ = throughput (bps)
x = panjang paket data yang diterima (bit)
tv
3.9 Diagram Alir Proses Simulasi
= delay total yang terjadi untuk mengirimkan paket (detik)
BAB IV
HASIL SIMULASI DAN ANALISIS KINERJA LAYANAN DATA
BERKECEPATAN TINGGI PADA CDMA 2000 1X EV-DO
4.1 Umum
Pada bab ini akan membahas hasil simulasi kinerja layanan data dengan kecepatan tinggi pada sistem CDMA 2000 1X EV-DO sebagaimana telah diuraikan terlebih dahulu model daripada sistem pada Bab III, kemudian akan dilakukan analisis data hasil simulasi dan membandingkan dengan parameter standard yang berlaku.
4.2 Parameter Masukan Simulasi
Sebagai masukan input dari simulasi ini adalah ukuran data yang akan dikirimkan dalam satuan byte dan menentukan besar ukuran physical bit dalam satu frame.Parameter-parameter yang digunakan dalam simulasi ini ditunjukkan pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Skema Modulasi dan Data Rate untuk Forward Trafik Channel Panjang Physical
bit (bit)
Data rate (Kbps)
Code Rate Skema Modulasi Yang digunakan
1024 307,2 1/3 QPSK
2048 614,4 1/3 QPSK
3072 921,6 1/3 8-PSK
4.3 Analisis BER pada CDMA 2000 1X EV-DO
Analisis BER dilakukan pada simulasi ini adalah dengan membandingkan
BER terhadap Eb/No untuk masing-masing ukuran data yang dikirimkan.Kemudian analisis BER hasil simulasi akan dibandingkan dengan BER yang diperoleh dari hasil perhitungan.Dengan menggunakan rumus pada persamaan 3.14, maka diperoleh tabel antara Eb/No dengan BER seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Hasil BER dengan Perhitungan
Eb/No (dB) BER Teori
10 4,05.10-7
12 9.10-8
14 3,93.10-11 16 3,24.10-19 18 1,40.10-29 20 1,04.10-45 22 3,307.10-71
24 0
26 0
28 0
30 0
Berdasarkan Tabel 4.2 maka dapat diperoleh grafik antara Eb/No dengan
BER yang akan digunakan sebagai parameter dari BER hasil simulasi.Perbandingan grafik BER dari hasil perhitungan dengan hasil simulasi ditunjukkan pada masing-masing grafik dari masukan ukuran data.
a) Hasil simulasi ukuran data 9000 byte
1. Untuk ukuran physical bit 1024 bit
Tabel 4.3 Hasil BER untuk Ukuran Data 9000 byte, Physical Bit 1024
Eb/No (dB) BER
10 0,274
12 0,011
14 0
16 0
18 0
20 0
22 0
24 0
26 0
28 0
30 0
Pada Tabel 4.3 dapat diperhatikan bahwa pengaruh Eb/No terhadap BER dengan menggunakan kanal AWGN ditunjukkan pada saat nilai Eb/No 10 dB maka diperoleh nilai BER sebesar 0,274 dan pada saat Eb/No 12 dB nilai BER sebesar 0,011, artinya semakin besar nilai Eb/No yang diberikan, maka BER yang dihasilkan semakin kecil, maka dari Tabel 4.3 didapat grafik perbandingan antara
Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Eb/No terhadap BER dengan Ukuran Data 9000 byte, Physical Bit 1024
Dari Gambar 4.1 terlihat perbandingan antara Eb/No dan BER untuk layanan data pada EVDO dengan menggunakan modulasi QPSK.Dengan membandingkan grafik BER teori dengan nilai BER simulasi terlihat bahwa grafik BER simulasi berada di bawah BER teori dimana pada saat Eb/No 10 dB nilai BER simulasi sebesar 0,274 sedangakan nilai BER teori sebesar 4,05.10-7, tetapi pada saat nilai Eb/No 24 dB nilai BER simulasi dengan BER teori adalah sama sebesar nol. Pemberian Eb/No yang semakin besar akan menyebabkan noise yang dibangkitkan semakin kecil.Berdasarkan nilai BER hasil simulasi dapat disimpulkan bahwa pengiriman paket data dengan physical bit 1024 dengan data
rate 614,4 Kbps dan jumlah slot yang digunakan adalah 4, mempunyai tingkat
2. Untuk ukuran physical bit 2048
Hasil simulasi untuk physical bit 2048 diperoleh data pada Tabel 4.4. Tabel 4.4 Hasil BER untuk Ukuran Data 9000 byte, Physical Bit 2048
Eb/No (dB) BER
10 0,430
12 0,033
14 0
16 0
18 0
20 0
22 0
24 0
26 0
28 0
30 0
Pada Tabel 4.4 dapat diperhatikan bahwa pengaruh Eb/No terhadap BER dengan menggunakan kanal AWGN ditunjukkan pada saat nilai Eb/No 10 dB maka diperoleh nilai BER sebesar 0,430 dan pada saat Eb/No 12 dB nilai BER sebesar 0,033, artinya semakin besar nilai Eb/No yang diberikan, maka BER yang dihasilkan semakin kecil, maka dari Tabel 4.4 didapat grafik perbandingan antara
Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Eb/No terhadap BER dengan Ukuran Data 9000 byte, Physical Bit 2048
Dari Gambar 4.2 terlihat perbandingan antara Eb/No dan BER untuk layanan data pada EVDO dengan menggunakan modulasi QPSK.Dengan membandingkan grafik BER teori dengan nilai BER simulasi terlihat bahwa grafik BER simulasi berada di bawah BER teori dimana pada saat Eb/No 10 dB nilai BER simulasi sebesar 0,430 sedangakan nilai BER teori sebesar 4,05.10-7, tetapi pada saat nilai Eb/No 14 dB nilai BER simulasi adalah nol sedangkan BER teori sebesar 3,93.10-11. Pemberian Eb/No yang semakin besar akan menyebabkan
noise yang dibangkitkan semakin kecil.Berdasarkan nilai BER hasil simulasi dapat
disimpulkan bahwa pengiriman paket data dengan physical bit 2048 dengan data
rate 307,2 Kbps dan jumlah slot yang digunakan adalah 2, mempunyai tingkat
3. Untuk ukuran physical bit 3072
Hasil simulasi untuk physical bit 2048 diperoleh data pada Tabel 4.5. Tabel 4.5 Hasil BER untuk Ukuran Data 9000 byte, Physical Bit 3072
Eb/No (dB) BER
10 0,652
12 0,651
14 0,651
16 0,652
18 0
20 0
22 0
24 0
26 0
28 0
30 0
Pada Tabel 4.5 dapat diperhatikan bahwa pengaruh Eb/No terhadap BER dengan menggunakan kanal AWGN ditunjukkan pada saat nilai Eb/No 10 dB maka diperoleh nilai BER sebesar 0,652 dan pada saat Eb/No 18 dB nilai BER sebesar 0, artinya semakin besar nilai Eb/No yang diberikan, maka BER yang dihasilkan semakin kecil, maka dari Tabel 4.5 didapat grafik perbandingan antara
Eb/No dan BER sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3 Grafik Perbandingan Eb/No terhadap BER dengan Ukuran Data 9000 byte, Physical Bit 3072
Dari Gambar 4.3 terlihat perbandingan antara Eb/No dan BER untuk layanan data pada EVDO dengan menggunakan modulasi 8-PSK.Dengan membandingkan grafik BER teori dengan nilai BER simulasi terlihat bahwa grafik BER simulasi berada di bawah BER teori dimana pada saat Eb/No 10 dB nilai BER simulasi sebesar 0,652 sedangakan nilai BER teori sebesar 4,05.10-7, tetapi pada saat nilai Eb/No 18 dB nilai BER simulasi adalah nol sedangkan BER teori sebesar 1,40.10-29.Pemberian Eb/No yang semakin besar akan menyebabkan
noise yang dibangkitkan semakin kecil.Berdasarkan nilai BER hasil simulasi dapat
disimpulkan bahwa pengiriman paket data dengan physical bit 3072 dengan data
rate 921,6 Kbps dan jumlah slot yang digunakan adalah 2, mempunyai tingkat
4. Untuk ukuran physical bit 4096
Hasil simulasi untuk physical bit 4096 diperoleh data pada Tabel 4.6. Tabel 4.6 Hasil BER untuk Ukuran Data 9000 byte, Physical Bit 4096
Eb/No (dB) BER
10 0,623
12 0,616
14 0,607
16 0,552
18 0,235
20 0
22 0
24 0
26 0
28 0
30 0
Pada Tabel 4.6 dapat diperhatikan bahwa pengaruh Eb/No terhadap BER dengan menggunakan kanal AWGN ditunjukkan pada saat nilai Eb/No 10 dB maka diperoleh nilai BER sebesar 0,623 dan pada saat Eb/No 20 dB nilai BER sebesar 0, artinya semakin besar nilai Eb/No yang diberikan, maka BER yang dihasilkan semakin kecil, maka dari Tabel 4.6 didapat grafik perbandingan antara
Gambar 4.4 Grafik Perbandingan Eb/No terhadap BER dengan Ukuran Data 9000 byte, Physical Bit 4096
b) Hasil simulasi untuk ukuran data 10000 byte
1. Hasil simulasi untuk physical bit 1024
Hasil simulasi untuk physical bit 1024 diperoleh data pada Tabel 4.7. Tabel 4.7 Hasil BER untuk Ukuran Data 10.000 byte, Physical Bit 1024
Eb/No (dB) BER
10 0,260
12 0,030
14 0,001
16 0
18 0
20 0
22 0
24 0
26 0
28 0
30 0
Pada Tabel 4.7 dapat diperhatikan bahwa pengaruh Eb/No terhadap BER dengan menggunakan kanal AWGN ditunjukkan pada saat nilai Eb/No 10 dB maka diperoleh nilai BER sebesar 0,260 dan pada saat Eb/No 14 dB nilai BER sebesar 0,01, artinya semakin besar nilai Eb/No yang diberikan maka BER yang dihasilkan semakin kecil, maka dari Tabel 4.7 didapat grafik perbandingan antara
Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Eb/No terhadap BER dengan Ukuran Data 10.000 byte, Physical Bit 1024
Dari Gambar 4.5 terlihat perbandingan antara Eb/No dan BER untuk layanan data pada EVDO dengan menggunakan modulasi QPSK.Dengan membandingkan grafik BER teori dengan nilai BER simulasi terlihat bahwa grafik BER simulasi berada di bawah BER teori dimana pada saat Eb/No 10 dB nilai BER simulasi sebesar 0,260 sedangakan nilai BER teori sebesar 4,05.10-7, tetapi pada saat nilai Eb/No 14 dB nilai BER simulasi adalah nol sedangkan BER teori sebesar 3,93.10-11. Pemberian Eb/No yang semakin besar akan menyebabkan
noise yang dibangkitkan semakin kecil.Berdasarkan nilai BER hasil simulasi dapat
