Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Analisis Jaringan CDMA 2000 1x Evolution Data Only (Evdo) Terhadap Kualitas Layanan Data di PT. Telkom Flexi Yogyakarta T1 612008029 BAB II

6 2.1 Prinsip Dasar CDMA

Code Division Multiple Access (CDMA) adalah salah satu metode akses jamak

yang setiap penggunanya diberikan kode unik yang digunakan untuk mengkodekan

sinyal informasinya, sehingga memungkinkan semua pengguna menggunakan frekuensi

yang sama dalam waktu yang sama.

CDMA berbasis pada teknik spread spectrum, yaitu suatu teknik modulasi yang

menyebarkan sinyal informasi dalam pita frekuensi transmisi yang jauh lebih lebar

dibandingkan dengan pita frekuensi minimal yang dibutuhkan untuk mengirimkan

informasi.

Teknologi CDMA dimulai dari generasi kedua (2G) yaitu CDMA One (IS-95A)

dengan layanan suara (voice) dan data yang berkecepatan rendah (maksimum 14,4

kbps). Pengembangan dari teknologi CDMA One ini adalah CDMA-One (IS-95B) yang

dapat memberikan layanan data hingga 115 kbps. Pengembangan dari teknologi CDMA

One (IS-95B) adalah CDMA 2000 supaya dapat melakukan transmisi data lebih tinggi

Teknologi CDMA 2000 ini juga akan mengalami pengembangan, yaitu dimulai

dengan CDMA 2000 1xRTT (Radio Tranmission Technology) atau CDMA 2000 1x,

CDMA 2000 1xEV-DO, CDMA 2000 1xEV-DV, dan akhirnya menjadi CDMA 2000

3xRTT (multicarrier). CDMA 2000 1x merupakan generasi pertama dari teknologi

CDMA 2000. Teknologi CDMA 2000 1x lebih memfokuskan kepada kualitas voice

sehingga pada transmisi data mencapai kecepatan maksimum hanya sebesar 153 kbps

sebesar 1,25 MHz. CDMA 2000 1x ini digunakan untuk aplikasi-aplikasi semacam

games, e-mail, chatting, MP3 download, picture download, dan lain sebagainya.

CDMA 1xEV merupakan generasi berikutnya dari generasi CDMA 2000 1x dan

dikembangkan dalam 2 fase, yaitu data only (DO) dan data voice (DV). Fase pertama

dari CDMA 1xEV adalah CDMA 1xEV-DO yaitu teknologi yang hanya menyediakan

layanan data yang diperkirakan akan mampu untuk mentransmisikan data dengan

kecepatan maksimum sampai 3.1 Mbps yang dapat digunakan untuk aplikasi video

conferencing. Fase kedua dari CDMA 1xEV adalah CDMA 1xEV-DV yaitu teknologi

yang menyediakan layanan voice dan layanan data yang kecepatan maksimum sampai

3.1 Mbps. Ada perbedaan yang sangat penting pada sistem akses jamak antara CDMA

2000 1x dan CDMA 2000 1xEV. Pada CDMA 2000 1x masih digunakan walsh code dan

FDMA saja untuk proses pembagian kanal, sedangkan pada CDMA 2000 1xEV juga

digunakan teknologi Time Domain Multiplexing (TDM) untuk pengiriman data yang

berupa paket (Packet Switched Data).

2.2 Arsitektur Jaringan CDMA 2000 1x EV-DO

Konfigurasi jaringan yang diterapkan CDMA 2000 1x EV-DO merupakan

integrasi dari dua jaringan yaitu jaringan CDMA 2000 1x untuk layanan voice dan

layanan data dengan kecepatan menengah serta jaringan CDMA 1x EV-DO yang khusus

hanya ditujukan untuk layanan data dengan kecepatan tinggi. Jadi bisa dijelaskan bahwa

teknologi CDMA 1x EV-DO diterapkan pada jaringan CDMA 2000 1x yang telah

terpasang (existing) dengan menambahkan perangkat keras dan perangkat lunak yang

komponen-komponen jaringan CDMA 2000 1x tertentu dapat digunakan bersama-sama

berbasiskan teknologi selular CDMA 2000 1x EV-DO terdiri dari beberapa komponen

sistem sebagaimana dapat dilihat pada gambar 2.1

Gambar 2.1 Arsitektur Jaringan CDMA 2000 1X EV-DO [1]

Gambar 2.1 menunjukan arsitektur jaringan CDMA 2000 1x EV-DO dimana

komponen yang langsung terlibat dalam transmisi data adalah AT, BTS, BSC/PCF, dan

PDSN.

Penjelasan Arsitektur Jaringan CDMA 2000 1x EV-DO

2.2.1 Access Terminals (AT)

Access Terminals (AT) merupakan perangkat input dan output data yang

digunakan untuk berkomunikasi dangan Access Point (AP) terdekat. Jenis umum AT

yang tersedia antara lain modem radio eksternal, kartu PCMCIA, modul radio, dan dua

mode telepon.

2.2.2 Access Network (AN)

Access Network pada sistem CDMA 1x EV-DO terdiri dari Access Point (AP) atau

dikenal dengan istilah Base Transceiver Station (BTS), dan juga terdiri Radio Network

Packet Control Function (PCF). Berikut ini dijelaskan fungsi dari masing-masing

komponen yang berada pada Access Network.

a. Access Point (AP) / BTS

Access Point (AP) atau perangkat radio BTS terdiri dari perangkat RF yang

merupakan interface antena dan transceiver, controller, dan catu daya. Radio Access

Point ini dikoordinasikan oleh sistem EV-DO berupa BSC yang melewati interface

dengan standar A-bis interface. BTS bertanggung jawab dalam pengalokasian sumber

(resources) dan daya serta kode Walsh untuk konsumsi pelanggan, mengontrol interface

antara 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).

juga mengatur setup untuk Interface Generic Routing Encapsulation Tunnel (GRE/IP)

ke PDSN-PDSN, pemilihan PDSN, melakukan penjejakan (tracking) semua perangkat

yang idle, dan memberikan informasi ini ke BSC.

2.2.3 Service Network

Service Network terdiri dari Mobile Switching Center (MSC) dan Packet Data

Serving Node (PDSN). Berikut ini 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 berhubungan dengan jaringan lainnya seperti Public

Switched Telephone Network (PSTN). Packet Switched Public Data Network (PSPDN),

Circuit Switched Data Network (CSDN). 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

paket-paket data menuju dan dari fungsi PCF dalam hal ini dilakukan oleh BS packet

controller yang berkomunikasi dengan Access Terminal. PDSN 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

2.2.4 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. Dimana AAA berhubungan dengan PDSN melalui jaringan IP dan

mempunyai fungsi autentifikasi, autorisasi, dan akuntasi.

2.2.5 Home Agent (HA)

Home Agent merupakan program yang mengautentikasi registrasi, melewatkan

paket menuju dan dari jaringan data paket contohnya Internet, di samping itu juga

membuat sesi komunikasi yang aman secara terenkripsi, dan secara dinamis mengatur

pengalamatan IP. HA menerima informasi pelengkap dari fungsi AAA.

2.2.6 IP Backbone Network

Jaringan backbone merupakan infrastuktur yang inti dari jaringan yang terhubung

dengan beberapa komponen jaringan secara bersama-sama. Sistem CDMA 1x EV-DO

menggunakan jaringan backbone yang dapat menyediakan kemampuan transmisi IP

end-to-end.

2.3 Struktur Kanal CDMA 2000 1x-EV-DO

Struktur kanal CDMA 2000 1x-EV-DO terdiri dari kanal forward dan kanal

reverse. Pada kanal forward, setiap saat pelanggan diberikan layanan daya maksimal,

yang diberikan oleh Base Transceiver Station (BTS) dan diterima oleh Access Terminal

(AT). Pada kanal reverse, diberikan tindakan pengaturan data control rate untuk

pengirim ke arah forward. Hal ini disebabkan pada sistem CDMA 2000 1x-EV-DO,

Access Terminal (AT) yang menentukan nilai besar data rate yang akan diterima

2.3.1.Kanal Forward Link

Pada sub bab ini akan dibahas mengenai struktur dan pengiriman kanal forward

link . struktur kanal forward yang terdiri dari kanal pilot, kanal medium access, kanal

trafik, dan kanal kontrol. Dapat dijelaskan sebagai berikut.

2.3.1.1. Struktur kanal Forward Link

a. Kanal pilot

Digunakan dalam hal membantu penerimaan, soft handoff, estimasi kanal,

prediksi jarak terjauh, dan seleksi kecepatan.

b. Kanal medium access

Pada medium access terdapat dua kanal yaitu kanal reverse activity yang

digunakan untuk reverse link overload dan rate control untuk memperlihatkan besar

interferensi pada suatu sektor dan kanal reverse power control yang dimanfaatkan untuk

kecepatan kontrol daya pada reverse link.

c. Kanal trafik

Digunakan untuk mengirim data pada suatu multiple user.

d. Kanal kontrol

Dipergunakan untuk sistem parameter broadcast dan layanan negosiasi selama

proses call setup.

2.3.1.2. Pengiriman kanal Forward

Pada satu kanal trafik forward yang memiliki panjang sekitar 426.67 msec yang

terdiri dari 16 frame dengan masing-masing frame memiliki panjang 26.67 msec dan

tiap frame terdiri dari 16 slot dengan masing-masing slot sekitar 1.67 msec. Gambar 2.2

SLOT ½ slot = 1024 chips ½ slot = 1024 chips

Tabel 2.1 merupakan karakteristik pengiriman EV-DO forward link.

Tabel 2.1 Karakteristik Pengiriman EV-DO Forward Link [2]

Data

dihasilkan akan semakin buruk juga. Dan semakin baik nilai SINR, maka data rate yang

dihasilkan juga akan semakin baik. Pada SINR yang baik, modulasi yang digunakan

adalah modulasi orde tinggi, yaitu 16-QAM dan 8-PSK yang kinerja BER-nya tidak

sebaik QPSK tetapi efisiensi BW tinggi sehingga kecepatan data yang diperoleh tinggi.

lingkungan yang buruk, maka modulasi yang digunakan adalah modulasi QPSK karena

kinerja BER lebih baik namun dengan konsekuensi kecepatan menjadi turun. Pada

kondisi terburuk, jumlah slot yang digunakan adalah yang terbesar dan code rate pada

teknik korelasi yang terkecil. Mengakibatkan data rate efektif bernilai paling kecil. Jadi

karakteristik pengiriman EV-DO pada kanal forward dapat beradaptasi dengan kondisi

lingkungan.

2.3.2.Sturuktur Kanal Reverse

Struktur kanal reverse terdiri dari kanal akses dan kanal trafik.

2.3.2.1. Kanal Akses

Dimanfaatkan AT untuk mengawali komunikasi dengan jaringan akses atau

sebagai respon kepada terminal akses supaya informasi dilangsungkan. Kanal akses ini

terdiri dari kanal pilot dan kanal data.

2.3.2.2. Kanal trafik

Digunakan oleh AT untuk mengirim trafik user-specific atau sinyal informasi

pada jaringan akses. Kanal trafik terdiri dari kanal pilot, kanal MAC, kanal ACK, dan

kanal data.

2.3.2.3. Pengiriman Kanal Reverse

Tabel 2.2 Karakteristik Pengiriman EV-DO Reverse Link [3]

Code Rate Jumlah Slot yang

Digunakan per Paket

Tabel 2.2 menunjukkan karakteristik reverse yang menyerupai forward, tetapi

karena pada arah uplink data rate yang disediakan lebih kecil, maka digunakan teknik

modulasi yang mengutamakan kinerja BER terbaik.

2.4 Mekanisme Pengiriman Data Paket Berbasis CDMA 20001x-EV-DO

Pada proses pengiriman data paket kecepatan tinggi berbasiskan teknologi selular

CDMA 2000-1x EV-DO, Access Terminal (AT) mewakili MS, dan Access Network (AN)

mewakili BS.

Gambar 2.3 Mekanisme Pengiriman Data Paket Kecepatan tinggi bebasis EV-DO [1]

PCF

Gambar 2.3 menjelaskan mekanisme pengiriman data yang berawal dari PDSN

server ke AT :, dengan penjabaran sebagai berikut

1. PDSN mengirim paket data ke PCF

PACKET

2048 bits

Gambar 2.4 Transmisi Data dari PDSN ke PCF [2]

Pada AT sudah memulai sesi data 1x EV-DO untuk mengakses web yang

diinginkan. PDSN menerima halaman web yang diminta. PDSN dan Radio Network

Controller (RNC) mengirim data yang telah siap untuk memberikan pesan ke AT bahwa

AT memiliki data tunggu.

AT dengan cepat menentukan sektor yang terkuat. Pada kanal DRC, AT meminta

sektor tersebut untuk mengirim sebuah paket dengan kecepatan "Indeks DRC 5".

Pilihan AT, DRC Indeks 5 menentukan kecepatan bit baku adalah 307,2 kb / s,

banyaknya bit per paket encoder akan sebesar 2048 bit, akan terdapat 4 subpackets (di

slot 4 terpisah), dan subpacket pertama akan dimulai dengan preamble chip 128 yang

sesuai tabel 2.1 yaitu tabel karakteristik pengiriman EV-DO forward link.

Di dalam PCF dengan menggunakan spesifikasi untuk indeks DRC yang diminta

AT, bit tersebut dimasukkan ke dalam turbo coder dan simbol-simbol pengkoreksian

1 2 3 4 AP

dengan tujuan mengubah urutan secara teratur sehingga simbol tersebut siap untuk

dikirimkan.

Simbol-simbol tersebut dibagi ke dalam nomor subpacket dimana akan

menempati nomor yang sama pada slot transmisi.

2. PCF mengirim A9 BS service request message ke AP untuk melakukan request

pelayanan paket dan memulai Tbsereq9

Ketika AP sudah siap, subpacket yang pertama sebenarnya dikirim dalam slot.

Subpacket yang pertama tersebut dimulai dengan sebuah preamble carring index MAC

pengguna, supaya pengguna mengetahui awal dari urutan subpacket dan banyaknya

subpacket yang dalam urutan.

Gambar 2.5 transmisi Data dari PCF ke AP [2]

3. AP merespon dengan A9 BS service respon. PCF menghentikan timer Tbsereq9

service respon message dan memulai timer .

4. Pada kanal control, AP mengirimkan page message ke AT.

AT memilih sektor untuk mengirim permintaan data. Sektor yang dipilih AT atau

bisa kita sebut AP memulai mengirim paket, satu subpacket dalam satu waktu. Setelah

setiap paket AT baik NAKs atau AKs berada di kanal ACK.

5. AT memulai prosedur pembentukan hubungan (connection establishment) dengan

AP.

Interleaved Symbols

AT

AT meminta mengirim dari sektor yang aktif, dengan kecepatan maksimal dapat

digunakan dengan baik. Dengan menggunakan data terbaru dari multipath pencari pilot,

AT menggunakan output gabungan dari empat traffic correlators ("rake receiver")

Gambar 2.6 Transmisi Data dari AP ke AT [2]

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 akan dihentikan.

7. PCF mengirimkan connect-A8-message ke AN. Pada saat menerima

A9-connect-A8-message, maka timer TA8-setup akan dihentikan.

8. Hubungan telah terbentuk dan paket data dapat saling dikirim antara AN dan

PDSN.

2.5. Sistem Operasi EV-DO 2.5.1.Inisialisasi

Inisialisasi merupakan proses Access Terminal (AT) untuk memilih jaringan akses

yang melayani dan mensinkronkan dengan waktu. Protokol status inisialisasi ini

menyediakan proses dan pesan yang diperlukan oleh AT untuk melayani jaringan.

2.5.1.1. Inactive State

Tunggu aktifkan perintah.

2.5.1.2. Network Determination State

AT mengoperasikan jaringan akses.

2.5.1.3. Pilot Acquisition State

AT memperoleh kanal forward pilot.

2.5.1.4. Synchronization State

AT mensinkronisasi dengan waktu sistem kontrol. Menerima pesan sinkron dan

mensinkronkan dengan waktu sistem. Pesan sinkronisasi menunjukkan bahwa AT dalam

berbagai versi, PN yang merupakan sektor BTS dan waktu sistem jaringan yang sesuai

dengan BTS.

2.5.2.Keadaan Idle

Protokol keadaan idle menyediakan proses dan pesan yang digunakan untuk AT

dan BTS pada saat jaringan diperoleh pada AT namun koneksi ditutup. Protokol

keadaan idle ini mencari satu dari 4 sub-state :

2.5.2.1. Inactive state

Protokol dalam keadaan tidak aktif maka menunggu perintah untuk mengaktifkan.

2.5.2.2. Sleep state

Ketika AT dalam sleep state, menghentikan kanal kontrol monitoring dan

menutup sebagian pembiayaan pengolahan untuk mengurangi konsumsi daya dan

memperpanjang masa pakai baterai. Ketika dalam sleep state, AN melarang untuk

2.5.2.3. Monitor state

Ketika AT dalam keadaan monitor state, AT secara terus-menerus mengamati

kanal kontrol. Dan ketika AN dalan keadaan monitor state, AN mengirim paket unicast

ke AT.

2.5.2.3.1. Monitor State AT.

Ketika AT dalam monitor state, pilih saluran CDMA dari daftar saluran pesan

parameter sektor. Jika saluran tidak terdaftar, AT menggunakan saluran yang dipantau.

Jika AT memilih saluran CDMA baru (berbeda dari saluran dipantau saat ini), AT

memodulasi ke saluran untuk memantau pesan biaya overhead.

Jika AT memerlukan koneksi terbuka, atau merespon pada paging, atau menerima

Traffic Channel Assignment (TCA) pesan yang dikirim melalui pengaturan cepat, AT

mengirim pesan permintaan sambungan untuk masuk ke state pengaturan terhubung.

2.5.2.3.2. Kanal Kontrol Forward Link.

Ketika AT dalam keadaan memantau, memantau unicast dan pesan siaran saluran

kontrol. Pesan saluran kontrol ditransmisikan pada laju 76.8 kbps (MAC Index = 2) atau

38.4 kbps (MAC Index = 3). AN dapat mengirimkan sinkronisasi kapsul (slot khusus)

dan asynchronization kapsul melalui saluran kontrol.

Pesan yang dikirim melalui kanal kontrol forward dan membutuhkan AT ACK

atau asal permintaan terdiri dari UATI Assignment dan Traffic Channel Assignment.

Pesan broadcast yang dikirim melalui saluran kontrol forward mencakup

•Quick Config Message : Memberitahukan AT beberapa parameter penting, seperti,

kode warna dan saluran trafik forward MAC Index

•Sync Message : Melayani Base Station dan informasi jaringan, termasuk, versi cocok

•Sector Parameter : Menyediakan informasi sel tetangga, daftar saluran yang tersedia,

zona waktu offset dan lintang dan bujur.

•Access Parameters: Digunakan untuk parameter AN

•Reverse Link Rate Limit Message: Max. Tingkat reserve digunakan oleh AT.

•Redirect Message: Mengarahkan AT ke gelombang pembawa 1xEV-DO lain atau ke

sistem IS2000.

2.5.2.3.3. AT dikirim untuk sleep state.

Ketika kondisi berikut dipenuhi, AT transit untuk sleep state :

•AT menerima setidaknya satu saluran kontrol sync kapsul sleep dalam siklus saluran

kontrol saat ini dan menegaskan bahwa pesan parameter sektor adalah yang terbaru.

•Ketika AT dalam keadaan memantau, menerima "Access Channel MAC.TxEnded"

identifikasi setiap Access Channel MAC.TxStarted.

•AT tidak diberitahu untuk menjadi keadaan yang tertunda.

2.5.2.4. Connection setup state

AT dan AN melakukan pengaturan koneksi normal pada keadaan pengaturan

terhubung dan mendukung berikut:

•Normal setup : AT yang berinisiatif untuk melakukan “Connection Request Message",

dengan cara merespon pada “Page Message.

•Fast setup : AN yang memulai "Traffic Channel Assignment Message" (berdasarkan

pesan route update dan bukan AT yang mengirim "Connection Request Message"