ANALISIS HANDOVER PADA HETEROGENEOUS NETWORK MENGGUNAKAN OBJEK BERGERAK DENGAN PARAMETER
HANDOVER TRIGGER (Skripsi) Oleh ABDURACHMAN ALHOFIKI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2017
ABSTRAK
ANALISIS HANDOVER PADA HETEROGENEOUS NETWORK MENGGUNAKAN OBJEK BERGERAK DENGAN PARAMETER
HANDOVER TRIGGER
Oleh
ABDURACHMAN ALHOFIKI
Penelitian ini memperhitungkan titik perpindahan pengguna yang selalu berpindah secara acak / tidak teratur sehingga membuat nilai proses handover yang didapat berbeda-beda. Penelitian ini menggunakan empat skenario, yaitu 3G – CDMA & LTE, LTE – 3G & CDMA, CDMA – 3G & LTE, dan WIFI – WIFI. Penentuan kondisi layanan jaringan untuk setiap skenario memperhitungkan beberapa paramater sebagai handover trigger yaitu RSSI dan Accessrate. Perhitungan tersebut didapat dengan melakukan perhitungan titik perpindahan dengan metode Random Walkpoint.
Hasil simulasi menunjukkan bahwa nilai terbaik untuk skenario ke-1 terjadi pada layanan CDMA pada jarak 597 m dengan nilai RSSI -71 dan Accessrate 3,6 MBps. Skenario ke-2 terjadi pada layanan CDMA pada jarak 400 m dengan nilai RSSI -65 dan Accessrate 3,3 MBps. Skenario ke-3 terjadi pada layanan LTE pada jarak 19 m dengan nilai RSSI -25 dan Accessrate 21 MBps. Skenario ke-4 terjadi pada jarak 48 m dengan nilai RSSI -49 dan Accessrate 10 MBps. Skenario ke-3 pada jaringan LTE memiliki nilai terbaik dengan delay 0,56 s , latency 0,08 ms, dan throughput 99%.
ABSTRACT
HANDOVER ANALYSIS ON HETEROGENEOUS NETWORK USING MOVING OBJECT WITH HANDOVER TRIGGER PARAMETER
By
ABDURACHMAN ALHOFIKI
This study focuses on the point of movement for users whose moving randomly/irregulary, which influenced the value of RSSI and access rates on handover process. There are four seamless handover scenario, i.e., 3G to CDMA & LTE, LTE to 3G & CDMA, CDMA to 3G & LTE, and Wifi to Wifi. The RSSI and Accessrates were concerned as the parameters on the determination of network service condition for each scenario. The point of movement were calculated by using the Random Walkpoint method.
The simalation results show that the best RSSI and Accessrate value, for the handover from 3G to CDMA at the distance of 597 m are -71 dB and 3.6 MBps consecutively. Move over, from the scenario from LTE to CDMA the distance of 400 m are -65 dB and 3.3 MBps. Furhtermore, from CDMA to LTE the distance of 19 m are -25 dB and 21 MBps. Finally, for the distance of 48 m are -49 dB and 10 MBps. He can be concluded that the scenario of handover from CDMA to LTE has the best value with the delays of 0.56 s, 0.08 ms latency, and 99% throughput. Keywords: RSSI, Accessrate, Random Walkpoint, delay, latency, throughput.
ANALISIS HANDOVER PADA HETEROGENEOUS NETWORK MENGGUNAKAN OBJEK BERGERAK DENGAN PARAMETER
HANDOVER TRIGGER
Oleh
ABDURACHMAN ALHOFIKI
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG 2017
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di daerah Bandar Lampung, Provinsi Lampung pada tanggal 19 Maret 1994. Penulis merupakan anak ke-4 dari 5 bersaudara dengan nama Ayah Edy Supriyanto dan nama Ibu Sri Dahwia.
Riwayat pendidikan lulus Taman Kanak-Kanak (TK) di TK Al-Azhar Way Halim pada tahun 2000, lulus Sekolah Dasar (SD) di SD Al-Azhar 2 Bandar Lampung pada tahun 2006, lulus Sekolah Mengah Pertama (SMA) di SMPN 1 Bandar Lampung pada tahun 2009, lulus Sekolah Mengah Atas (SMA) di SMA Muhammadiyah 3 Yogyakarta pada tahun 2012 dan diterima di Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung (Unila) pada tahun 2012.
Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif di Organisasi Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro (Himatro) Fakultas Teknik periode 2013-2014 sebagai anggota. Pada tahun 2014-2015 penulis menjadi anggota Departemen Kerohanian di Himatro. Pada tahun yang sama tahun 2014 penulis dipercaya menjadi Kepala Departemen Mushola dan Kesektariatan (MK) pada Organisasi Forum Silaturahmi Studi Islam (FOSSI) periode 2014-2015. Penulis juga menjadi Kordinator dan asisten di Laboratorium Teknik Telekomunikasi periode 2015-2016. Penulis pernah melakukan Kerja Praktik (KP) selama 40 hari (3 Agustus s.d 11 September 2015) di Telkom IdeC bandung pada bidang Machine to Machine
(M2M) dengan mengambil judul “Studi dan Analasis M2M di bidang Transportasi”.
MOTTO
“JIKA KAMU BERBUAT BAIK (BERARTI)
KAMU BERBUAT BAIK BAGI DIRIMU
SENDIRI DAN JIKA KAMU BERBUAT
JAHAT, MAKA (KEJAHATAN) ITU BAGI
DIRIMU SENDIRI, . . . “
AL-ISRA’ 17 ; 7
PERSEMBAHAN
Skripsi ini secara khusus penulis persembahkan kepada :
“Ayah dan ibu tercinta yang sudah memberikan seluruh
pengorbanannya kepada penulis dengan rasa ikhlas dan tanpa
rasa keluhan sedikitpun pada dirinya”
SANWACANA
Bismillahirahmanirrahim . . .
Segala puji bagi Allah Subhanallahu wa ta’ala yang telah memberikan rahmat dan hidayahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Skripsi dengan judul “ANALISIS HANDOVER PADA HETEROGENEOUS
NETWORK MENGGUNAKAN OBJEK BERGERAK DENGAN
PARAMETER HANDOVER TRIGGER” merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung. Penulis dengan senang hati menerima kritik dan saran yang bersifat membangun bila terdapat kekurangan dalam skripsi ini.
Selama melaksanakan penelitian, penulis banyak mendapatkan pengalaman yang sangat berharga. Penulis mendapat bantuan baik moril, materi, bimbingan, petunjuk serta saran dari berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak langsung. Untuk itu penulis mengucapkan terimakasih kepada :
1. Kedua Orang Tua penulis yang senantiasa memberikan doa, dukungan, cinta dan kasih sayang sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini;
2. Bapak Prof. Dr. Suharno, M.Sc. selaku Dekan Fakultas Teknik;
3. Bapak Dr. Ing. Ardian Ulvan, S.T., M.Sc. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro;
4. Bapak Dr. Herman Halomoan S, S.T., M.T. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro;
5. Ibu Dr. Melvi, S.T., M.T. selaku Pembimbing utama atas kesediaannya meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan, saran dan kritik serta semangat dalam penyelesaian skripsi ini;
6. Ibu Yetti Yuniati, S.T., M.T. selaku Pembimbing kedua atas kesediaannya meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan, saran dan kritik serta semangat dalam penyelesaian skripsi ini;
7. Bapak Dr. Ing. Ardian Ulvan, S.T., M.Sc. selaku Pembahas Utama atas kesediaannya meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan, saran dan kritik serta semangat dalam penyelesaian skripsi ini;
8. Seluruh dosen Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung atas pengajaran dan bimbingannya yang diberikan selama ini kepada penulis;
9. Mbak Ning beserta seluruh jajarannya atas semua bantuannya menyelesaikan urusan administrasi di Teknik Elektro Universitas Lampung selama ini;
10. Saudara-saudara seperjuangan Elektro 2012 “TERIMA KASIHKU PADA KALIAN” atas kebersamaan dan kekeluargaan yang telah dibangun selama ini; 11. Saudara-saudara seperjuangan di Laboratorium Teknik Telekomunikasi dan teman Kerja Praktik di Bandung serta Tim Asisten Angga, Gifinri, Taufik, Andri, Dika, Risda, dan Ratih atas dukungan dan bantuannya kepada penulis; 12. Saudara-saudara asisten di Laboratorium Teknik Telekomunikasi Hanif, Adit,
Yosep, Fasyin, Sitro, Solihin, Haryo, Aryo, Kais dan seluruh teman-teman yang tidak dapat disebutkan satu persatu, atas bantuan dan dukungannya kepada penulis;
13. Mas Qodar sebagai PLP di Laboratorium yang banyak membantu pada skripsi ini;
14. Teman-teman KKN periode Januari 2016 Anggyka, Fifi, Nia, Vella, Silvi, dan Budi atas dukungan dan semangat yang telah diberikan;
15. Almamater tercinta, atas kisah hidup yang didapatkan penulis selama kuliah.
Semoga kebaikan, kemurahan hati dan bantuan yang telah diberikan semua pihak mendapat balasan yang setimpal dari ALLAH SWT dan semoga hari-hari kita selalu indah dan menjadi lebih baik lagi.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini tidak terlepas dari kesalahan dan jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu masukan serta saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan demi perbaikan dimasa yang akan datang. Akhirnya semoga skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua. Aamiin
Bandar Lampung, 11 November 2017
Penulis
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR ISI ... i DAFTAR TABEL ... iv DAFTAR GAMBAR ... vi DAFTAR SINGKATAN ... ix BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ... 1
1.2 Tujuan Penelitian... 3
1.3 Manfaat Penelitian... 3
1.4 Rumusan Masalah ... 4
1.5 Batasan Masalah ... 4
1.6 Sistematika Penulisan ... 5
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kajian Pustaka ... 6
2.2 Handover... ... 8
2.2.1 Jenis-jenis Handover... 8
ii
2.3 Handover Trigger... ... 10
2.3.1 Signal to Noise to Ratio (SNR) ... 11
2.3.2 Carrier to Noise Rasio (CNR) ... 11
2.3.3 Carrier to Interference ... 12
2.3.4 Received Signal Strength Indicator (RSSI)... 13
2.3.5 Access rate ... 14
2.4 Handover Processing Time... . 17
2.4.1 Delay ... 17 2.4.2 Latency ... 17 2.4.3 Throughput... 18 2.5 Mobility Models... 20 2.5.1 Random Waypoint ... 21 2.5.2 Random Walkpoint ... 29 2.6 Level Handover... 34
2.6.1 Fixed Probability Threshold (FPT)... 34
2.6.2 Fixed Hysteris Threshold (FHT)... 34
2.6.3 Handover Hysteris Threshold (HHT) ... 35
2.7 Heterogeneous Network (HetNet) ... 35
2.7.1 Third Generation Technology (3G) ... 35
2.7.2 Long Term Evolution (LTE)... 37
2.7.3 Code Division Multiple Access (CDMA)... 42
iii
BAB 3 METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ... 48
3.2 Alat dan Bahan ... 48
3.3 Metodologi Penelitian... ... 49
3.4 Skema Waktu Penelitian ... 54
3.5 Diagram Alir Penelitian... 55
3.6 Diagram Alir Pemodelan Sistem ... ... 56
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Physical Layer ... 58
4.1.1 Perhitungan Random Walkpoint, RSSI dan Accessrate.. 59
4.1.2 Perhitungan Delay, Latency, dan Throughput ... 67
4.2 Grafik Perbandingan Parameter Setiap Arsitektur Jaringan... 71
4.2.1 Third Generation Technology (3G) ... 72
4.2.2 Long Term Evolution (LTE) ... 77
4.2.3 Code Division Multiple Access (CDMA) ... 81
4.2.4 Wireless Fidelity (WIFI)... 84
4.3 Tabel Keseluruhan Hasil Simulasi... ... 87
BAB 5 HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1 Kesimpulan ... 88
5.2 Saran ... 89
iv
DAFTAR TABEL
TABEL Halaman
2.1 Nilai RSSI dan Access Rate Setiap Jaringan... 16
2.2 Nilai Parameter Setiap Jaringan ... 17
2.3 Parameter Code Bits, Code Rate dan MSC pada Jaringan LTE .... 19
3.1 Rencana Kerja Penelitian ... 54
4.1 Jarak Resultan Random Walkpoint Mobility ... 65
4.2 Nilai RSSI dan Accessrate Berdasarkan Nilai Jarak Asumsi ... 67
4.3 Nilai Delay Setiap Arsitektur Pada Titik Perpindahan ... 70
4.4 Nilai Latency Setiap Arsitektur Setiap Titik Perpindahannya ... 71
4.5 Nilai Throughput Setiap Arsitektur Setiap Titik Perpindahannya .. 71
4.6 Perbandingan Nilai Jaringan Antara 3G dengan CDMA & LTE .. 73
4.7 Nilai Perbandingan Nilai Jaringan Antara LTE dengan 3G ... 77
4.8 Nilai Perbandingan Nilai Jaringan Antara CDMA dengan 3G & LTE 81 4.9 Nilai Perbandingan Nilai Jaringan Antara Wifi dengan Wifi ... 85
v
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1 Perbandingan Antara Hard Handover dan Soft Handover. ... 9
2.2 Ilustrasi CNR... 12
2.3 Ilustrasi Kanal Frekuensi yang Mengalami Interferensi ... 13
2.4 Ilustrasi Penentuan RSSI ... 14
2.5 Kategori Model Mobilitas dalam Jaringan Mobile ... 20
2.6 Gerakan Node dalam Model Acak Waypoint ... 22
2.7 Random Waypoint on a Non-convex Swiss Flag Domain... 23
2.8 Random Waypoint on a Non-convex City Section Domain ... 23
2.9 Restricted Random Waypoint on a Plane with Four Squares ... 24
2.10 Restricted Random Waypoint Fish in a Bowl ... 25
2.11 Random Waypoint on a Sphere ... 26
2.12 Random Waypoint (or Random Walk) with Wrapping ... 26
vii
2.14 Model Markov Of Location Transisi Seluler ... 28
2.15 Gerakan Node dalam Random Walkpoint ... 29
2.16 Markov Chain Dan Probabilitas Matriks Markov Model Mobilitas Random Walk ... 32
2.17 Arsitektur Jaringan 3G ... 36
2.18 Arsitektur LTE ... 37
2.19 Arsitektur UMTS ... 38
2.20 Komunikasi Jaringan EPC ... 40
2.21 Arsitektur EPC ... 40
2.22 Pembagian Fungsi E-UTRAN dan EPC ... 42
2.23 Arsitektur Sederhana CDMA ... 44
2.24 Arsitektur Jaringan Sederhana Wifi ... 46
3.1 Pemodelan Sistem yang Dianalisa ... 50
3.2 Handover Jaringan ... 51
3.3 Diagram Alir Penelitian ... 55
3.4 Diagram Alir Pemodelan Sistem ... 56
4.1 Simulasi Pergerakan Pertama User Dengan Random Walkpoint ... 60
viii
4.3 Simulasi Pergerakan Ketiga User Dengan Random Walkpoint ... 63
4.4 Simulasi Pergerakan Keempat User Dengan Random Walkpoint . 64
4.7 Grafik Nilai RSSI, Accessrate Delay, Latency, Dan Throughput
3G – CDMA & LTE ... 75
4.8 Grafik Nilai RSSI, Accessrate Delay, Latency, Dan Throughput
LTE – 3G & CDMA ... 79
4.9 Grafik Nilai RSSI, Accessrate Delay, Latency, Dan Throughput
CDMA – 3G & LTE ... 83
4.10 Grafik Nilai RSSI, Accessrate Delay, Latency, Dan Throughput
WIFI – WIFI ... 87
DAFTAR SINGKATAN
3G : Third Generation Technology APN : Access Point Nama
BER : Bit Error Rate
BTS : Base Transceiver Station BSC : Base Station Controller BSS : Base Station Subsystem bps : Bits per second
CDMA : Code Divison Multiple Access
CINR : Carrier to Interference plus Noise Ratio CRC : Cyclic Redundancy Check
EPC : Evolved Packet Core
E-UTRAN : Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network FDD : Frequency Division Duplexing
FPT : Fixed Probability Threshold FHT : Fixed Hysteris Threshold HHT : Handover Hysteris Threshold
GSM : Global System for Mobile Communication GMSC : Gateway Mobile Switching Center
x
HetNet : Heterogeneous Network HOSR : Handover Success Rate HLR : Home Location Register HSS : Home Subscriber Server LTE : Long Term Evolution
MS : Mobile Station
MRW : Markov Random Walk
MUD : Multiuser Detection
ME : Mobile Equipment
MT : Mobile Termination MSC : Mobile Switching Center NSS : Network Subsystem PDN : Packet Data Network
RSSI : Received Signal Strength Indicator
RWP : Random Waypoint
RE : Resource Element
SIM : Subscriber Identity Module SNR : Signal to Noise Ratio TDD : Time Division Duplexing TE : Terminal Equipment
xi
UMTS : Universal Mobile Telephone System UICC : Universal Integrated Circuit Card USIM : Universal Subscriber Identity Module VLR : Visitor Location Register
VoIP : Voice over Internet Protocol WIFI : Wireless Fidelity
WWP : Weighted Waypoint
WLAN : Wireless Local Area Network
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Pada jaman modern ini, telekomunikasi merupakan jaringan yang sangat berpengaruh pada kehidupan manusia. Bahkan, saat ini semua aktivitas manusia selalu berkaitan dengan jaringan telekomunikasi, baik di lingkungan kerja maupun lingkungan keluarga. Teknologi telekomunikasi setiap tahunnya pasti selalu mengalami perkembangan pada arsitektur, teknologi dan platform yang mendukungnya. Kondisi tersebut disebabkan karena jaringan telekomunikasi merupakan hal yang selalu berkembang sesuai dengan kebutuhan manusia di era modern ini. Aktifitas user dengan tingkat mobilitas yang tinggi dari satu tempat ketempat lain menyebabkan akses jaringan yang diterima selalu berubah disetiap perpindahannya. Kondisi tersebut bertolak belakang dengan sifat umum manusia dengan tingkat mobilitas yang tinggi mengharapkan sistem jaringan yang diterima tetap baik. Hal ini dikarenakan bandwidth dan kecepatan akses pada titik-titik perpindahan yang dilakukan user berbeda, oleh karena itu perpindahan user merupakan pengaruh besar terhadap didapatnya akses informasi.
Pada penelitian ini penulis fokus pada Heterogeneous Network (Hetnet) merupakan jaringan yang memiliki setiap platform teknologi yang berbeda
2
disetiap kanalnya. Jika dikaitkan dengan perpindahan mobilitas user yang selalu berubah, perhitungan untuk setiap frekuensi selnya dibutuhkanlah proses yaitu
handover yang secara khusus dinamakan Inter-Radio Access Technology handover. Proses yang berlangsung untuk setiap jaringan pada kondisi handover
tidak mungkin terjadi tanpa adanya faktor pemicu. Pada umumnya faktor pemicu tersebut sering disebut handover trigger. Beberapa parameter yang menyebabkan terjadinya handover, diantaranya yaitu SNR (Signal to Noise Ratio) atau Eb/Eo,
Carrier to Interface plus Noise Ratio (CINR), Received Signal Strength Indicator
(RSSI). Parameter yang digunakan pada penelitian ini yaitu proses handover dengan parameter kecepatan akses data (SNR) dan daya terima jaringan (RSSI). Kombinasi parameter RSSI dengan daya terima pada band frequency channel
pilot merupakan parameter layer physic. Untuk R, adalah kecepatan akses pada mobile station.
Pada skripsi ini penulis akan membahas bagaimana proses handover yang terjadi pada hetnet dengan handover trigger RSSI dan access rate dengan melihat titik perpindahan pada tiap-tiap pergerakan user. Penulis juga akan membahas bagaimana handover pada layer satu terkait dengan Fixed Probability Threshold (FPT), Fixed Hysteris Threshold (FHT) dan Handover Hysteris Threshold (HHT).
3
1.2 Tujuan Penelitian
Adapun Tujuan penelitian yang akan dilakukan adalah sebagai berikut :
1. Mendapatkan hasil analisa proses handover pada Heterogeneous Network (HetNet) di layer satu menggunakan metode Random Walkpoint untuk perpindahan jarak user
2. Mendapatkan hasil uji level RSSI dan access rate untuk menentukan apakah Fixed Probability Threshold (FPT), Fixed Hysterus Threshold (FHT) dan Handover Hysteris Threshold (HHT) pada setiap jarak perpindahan yang didapatkan dengan metode Random Walkpoint
3. Menganalisa handover delay, latency dan throughput setiap jarak perpindahan yang didapatkan dengan metode Random Walkpoint
1.3 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan pada penelitian ini adalah sebagai berikut
1. Mendapatkan hasil pemodelan dan simulasi proses handover pada HetNet yang memudahkan proses realisasi ke dalam bentuk nyata dan didapatkan hasil yang optimal
2. Hasil pemodelan dan simulasi proses handover dapat dijadikan sebagai pembanding pada perangkat yang dapat mengakses handover pada HetNet
4
1.4 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana proses handover pada Heterogeneous Network (HetNet) pada layer satu dengan memperhitungkan pergerakan user dengan metode
Random Walkpoint
2. Bagaimana pengaruh level RSSI dan access rate pada Fixed Probability
Threshold (FPT), Fixed Hysteris Threshold (FHT) dan Handover Hysteris Threshold (HHT) pada setiap jarak perpindahan yang didapatkan dengan
metode Random Walkpoint
3. Bagaimana pengaruh handover delay, throughtput dan latency yang didapat pada setiap jarak perpindahan dengan metode Random Walkpoint
1.5 Batasan Masalah
Batasan masalah penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Proses handover yang dibahas hanya pada HetNet.
2. Perhitungan dan analisa proses handover dalam skenario dilakukan pada kondisi processing time handover dengan memperhitungkan model pergerakan user.
3. Platform jaringan yang menjadi basis skenario HetNet meliputi jaringan
Third Generation Technology (3G), Long Term Evolution (LTE), dan Wireless Fidelity (WIFI).
4. Menggunakan metode Random Walkpoint menyebabkan pengaruh kecepatan dan percepatan user pada analisis handover ini diabaikan sehingga dianggap tetap atau konstan.
5
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan penelitian ini terdiri dari lima bab, yaitu sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN
Memuat latar belakang, tujuan, perumusan masalah, batasan masalah, manfaat penelitian dan sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Memuat kajian dan tinjauan dari beberapa hasil penelitian terdahulu yang berhubungan dengan topik skripsi ini.
BAB III METODE PENELITIAN
Memuat langkah–langkah penelitian yang akan dilakukan seperti alat, bahan dan tempat serta metode penelitian yang digunakan.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Membahas tentang hasil penelitian yang telah dilakukan dan menganalisa hasil perhitungan yang diperoleh saat proses simulasi handover selesai dilakukan. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
6
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kajian Pustaka
Penulis [1] melakukan penelitian mengenai analisis handover pada heterogeneous
network menggunakan Received Signal Strength Indicator (RSSI) dan access rate
sebagai handover trigger. Penelitian tersebut fokus pada pembahasan handover antar platform jaringan yang berbeda. Membandingkan nilai RSSI dan access rate pada proses handover disetiap masing-masing jaringan yang ada sehingga didapatkan nilai-nilai pembanding dan nilai throughtput, Latency, Delay untuk mengetahui kapan proses terjadinya handover. Hasil analisis yang didapat pada penelitian tersebut, yaitu yang pertama nilai RSSI terendah pada jaringan WIFI yaitu dengan nilai 76.9 dBm dan tertinggi pada jaringan GSM dengan nilai -44.08 dBm. Kedua nilai access rate terendah pada jaringan GSM dengan nilai 0.39 Mbps dan tertinggi pada jaringan LTE dengan nilai 18.06 Mbps. Throughput terbaik terdapat pada jaringan LTE dengan nilai 76.1%, Delay terbaik terjadi pada jaringan target GSM dengan nilai 5.3 ms dan Latency terbaik tejadi pada jaringan GSM dengan nilai 41 ms.
Penulis [2] melakukan penelitian mengenai analisis perpindahan kanal komunikasi dalam satu BSC pada sistem GSM berdasarkan data Drive Test
7
menggunakan TEMS Investigation 4.1.1. Penelitian tersebut dilakukan untuk mengetahui proses, penyebab, tingkat keberhasilan dan hal-hal yang berkaitan dengan kegagalan pada algoritma serah-terima pada sistem GSM. MS akan melakukan pengukuran daya terima oleh sel-sel GSM yang ada disekitarnya, dan apabila MS bergerak menjauhi sel layanan dan mendekati sel lain. Pada penelitian tersebut pemilihan alokasi tiga waktu sangat berpengaruh pada HOSR dengan nilai tertinggi yaitu pada malam hari. Saat malam hari traffic penggunaan jaringan telekomunikasi cukup padat, mengakibatkan banyak proses handover yang dilakukan. Banyak dari pengguna yang akhirnya diputuskan jaringannya karena padatnya proses handover disetiap sel.
Penulis [3] melakukan penelitian mengenai analisa metode handover pada jaringan WiMAX. Penelitian ini penulis melakukan analisis handover dengan mensimulasikan menggunakan optimized engineering tools, yang dilakukan dengan pengujian tiga skenario yang berbeda interval waktu antara pengiriman paket dan penerimaan paket dengan besarnya trafik kiriman 64 Kpbs (low
bandwidth) metode hard handover dan soft handover. Mekanisme handover pada
layanan VoIP bekerja ideal dan efektif pada jaringan WiMAX karena didapat rata-rata nilai pada jitter 0.001 ms – 0.02 ms pada metode hard handover dan 0.0011 ms – 0.31 ms dengan metode soft handover. Saat penambahan beban dilakukan, terjadi kenaikan Delay secara signifikan. Rata-rata untuk masing-masing nilai yang didapat 10.5 ms – 35 ms metode hard handover dan 10.5 ms – 39 ms soft
handover. Sehingga membuktikan bahwa aplikasi voice over internet protocol
8
2.2 Handover
Mobile station (MS) yang sedang melakukan komunikasi akan selalu mencari
hubungan dengan Base Transceiver Station (BTS) terdekat. Ketika MS menjauhi BTS awal yang sedang tersambung, MS akan melakukan pengalihan hubungan kanal traffic secara otomatis pada BTS yang terdekat. Proses ini disebut dengan
handover. Pada proses ini perlunya perangkat tambahan untuk mendeteksi sebagai
perubah status dedicated node (persiapan handover) dan perangkat switch komunikasi dari suatu sel ke sel lain.
2.2.1 Jenis-Jenis handover 1) Hard handover
Hard handover merupakan proses pengalihan panggilan terhadap sel asal
pada pengguna yang bergerak dengan pemutusan hubungan komunikasi ke sel baru yang tersambung. Proses ini sering disebut “break-before-make”. Perubahan frekuensi sering menyebabkan proses ini terjadi, mengakibatkan pengguna harus menggunakan kanal frekuensi yang baru, karena kanal frekuensi lama harus dalam kondisi terputus (inter-frequency hard handover). Proses pengalihan ini membutuhkan waktu jeda dalam berkomunikasi.
2) Soft Handover
Soft handover merupakan kebalikan dari hard handover, pada proses
pengalihan panggilan tanpa adanya proses pemutusan terlebih dahulu. Biasanya proses ini dilakukan pada sistem Code Division Multiple Access (CDMA) pada karakter Universal Mobile Telephone System (UMTS), yang artinya kanal frekunsinya selalu sama walaupun melewati sel yang berbeda
9
(intra-frequency soft handover). Sinyal komunikasi yang melemah karena BTS yang semakin jauh saat sambungan awal merupakan penyebab utama proses ini terjadi. Sehingga dalam beberapa saat pengguna yang sedang dalam kondisi tersebut mendapatkan layanan paralel yang diterima secara bersamaan oleh kedua BTS.
3) Softer handover
Softer handover merupakan proses pengalihan yang menggunakan kanal
frekuensi yang sama dan BTS yang sama, namun proses pengalihan ini menggunakan beberapa sektor yang dibagi di dalam suatu sel. Hal ini dilakukan karena faktor kepadatan lalu lintas komunikasi pada suatu sel. Dengan demikian, pengguna akan mendapatkan pelayanan komunikasi dengan sinyal komunikasi lebih kuat pada sektor-sektor tertentu. Layanan yang menggunakan sistem ini adalah CDMA 2000 [4].
10
2.2.2 Kelebihan dan kekurangan dari jenis Handover 1) Hard Handover
Kelebihan handover jenis ini adalah bisa dipakai pada sistem satu panggilan per kanal frekuensi. Perangkat yang menggunakan proses ini tidak memerlukan kemampuan untuk menerima dua atau lebih sinyal secara paralel, sehingga dapat dikatakan lebih murah. Proses handover yang sedang melakukan pemutusan terhadap kanal frekuensi sebelumnya apabila terjadi kegagalan, maka jaringan komunikasi yang sedang berlangsung akan terjadi pemutusan. Sering kali terjadinya panggilan berakhir secara tidak normal. Teknologi yang menggunakan hard handover ini biasanya memiliki kemampuan untuk melakukan re-establish (membangun kembali) koneksi ke sel asal jika terjadi kegagalan saat menyambungkan ke sel tujuan.
2) Soft Handover
Kelebihan soft handover adalah ketika terjadinya pemindahan koneksi dari sel awal ke sel tujuan, jaringan yang terhubung sudah benar-benar baik dan siap untuk digunakan. Terjadinya kegagalan pengalihan akan lebih diminimalisir. Selain itu, kualitas dan kestabilan kanal pada soft handover lebih terpelihara dibandingkan hard handover, maka apabila terjadi kegagalan pengalihan faktor penyebabnya bukan dari soft handover itu sendiri, melainkan adanya gangguan atau interferensi pada jaringan [5].
11
Ketika MS pengguna bergerak dari suatu sel ke sel lain, maka sistem jaringan yang terdapat pada MS tersebut akan menghitung nilai trigger perpindahan pada setiap jarak yang ditempuh. Parameter utama yang dimiliki saat handover berlangsung, yaitu Signal to Noise Ratio (SNR) merupakan perbandingan kekuatan sinyal informasi terhadap sinyal derau, Carrier ro Interferensi Plus
Noise Ratio (CINR) merupakan rasio keefektifan sinyal, Received Sinyal Strength Indicator (RSSI) merupakan kekuatan sinyal yang diterima oleh perangkat
pengguna, dan Access rate merupakan kecepatan jaringan yang diterima MS. Parameter trigger tersebut untuk menentukan kapan akan terjadinya handover pada setiap kondisi yang terjadi.
2.3.1 Signal to Noise Ratio (SNR)
Signal to Noise Ratio (SNR) merupakan perbandingan antara kekuatan sinyal
derau dengan sinyal informasi yang diterima oleh MS. Nilai SNR ini dilihat untuk menentukan kualitas medium saat dilakukannya proses Handover. Perhitungan untuk menentukan nilai SNR adalah sebagai berikut :
(2.1)
Keterangan :
SNR : Signal to Noise Ratio (dB)
Besar kecil nilai SNR yang didapat merupakan parameter yang sangat diperhatikan, karena semakin besar nilai SNR maka semakin baik sinyal yang diterima. Apabila saat dilakukannya perhitungan atau simulasi nilai SNR yang
12
didapat pada BTS awal lebih kecil dibandingkan pada BTS targer, maka nilai ini memungkinkan akan terjadinya proses handover pada MS [6].
2.3.2 Carrier to Noise Rasio (CNR)
CNR merupakan salah satu parameter kualitas sinyal dimana mencari perbandingan noise dengan daya sinyal informasi pada MS. Setiap simbol informasi akan dibandingkan dengan keseluruhan noise yang ada dalam
bandwidth tertentu menggunakan Carrier to Noise Rasio. Berikut formula
yang digunakan dalam menentukan CNR :
(2.2)
Keterangan :
C/N : Carrier to Noise (dB) fb : Bit rate total (Bit)
Bw : Bandwidth frekuensi (Hz)
CNR ini menunjukkan perbandingan kuat sinyal noise dan sinyal radio pada MS. Semakin besar nilai CNR yang didapat maka semakin bagus sistem tersebut dalam menerima informasi [7].
13
Gambar 2.2 Ilustrasi CNR
2.3.3 Carrier to Interference
Carrier to Interference merupakan perbandingan antara rata-rata co-channel interference power atau crosstalk dengan power sinyal informasi
(carrier), dari transmitter lain. Carrier interference menunjukkan kualitas dari BER (Bit Error Rate) yang berarti semakin kecil nilai BER maka semakin tinggi nilai Carrier to interference, begitupun sebaliknya [7]. Rumus yang digunakan yaitu :
(2.3)
Sinyal interferensi ini menjadi noise bagi sinyal penginderaan jauh. Selain C/N, carrier to interference ini bisa dijadikan parameter kualitas.
Frequency Amplitude
14
Gambar 2.3 Ilustrasi kanal frekuensi yang mengalami interferensi 2.3.4 Received Sinyal Strength Indicator (RSSI)
RSSI adalah parameter daya terima yang digunakan oleh MS untuk menampilkan seluruh sinyal pada lebar frekuensi yang akan diukur. Nilai RSSI ini sangat berpengaruh pada saat terjadinya proses handover. Saat proses handover, daya sinyal pada setiap BTS awal, BTS target dan MS akan dilakukan penjumlahan untuk dilakukan pengukuran. Menggunakan RSSI dapat diketahui besar tingkat sensivitas MS. Satuan yang digunakan pada RSSI adalah dBm[8]. Berikut persamaan untuk menghitung nilai RSSI oleh MS :
(2.4) Keterangan :
RSSI : Daya terima (dB)
15
Berdasarkan Gambar 2.4 diatas, dapat dilihat bahwa parameter RSSI dihasilkan dari penjumlahan sektor BTS yang berhubungan antara MS sesuai dengan phasa tegangannya.
2.3.5 Access rate
Access rate merupakan kecepatan jaringan pada sistem telekomunikasi
saat MS menerima sinyal dari Base Transceiver Station (BTS) yang sedang terhubung. Access rate ini adalah perkalian bandwidth dengan logaritma yang merupakan pembanding antara daya pada MS dengan daya
noise saat transmisi. Berikut persamaan access rate [9] :
R = B Log2 (SNR) (2.5)
Keterangan :
R : Access rate (bps) B : Bandwidth (Hz)
Daya receiver yang diukur oleh MS dapat dihitung dengan menggunakan persamaan Friss, yaitu :
(2.6)
Keterangan :
Pr : Daya pada receiver (watt) Pt : Daya pada transceiver (watt) Gt : Penguat tranceiver (dB) Gr : Penguat receiver (dB) C : 3x108 m/s
16
L : Pathloss (dB) F : Frekuensi (Hz)
Adapun perhitungan Pathloss adalah sebagai berikut :
L = 10 Log D (2.7)
Keterangan :
L : Pathloss (dB) D : Jarak (Meter)
Pada handover trigger, parameter yang digunakan adalah nilai perhitungan RSSI dan access rate yang terjadi disetiap skenario antar jaringan.
Pada proses handover, MS yang selalu memerlukan kecepatan akses yang cepat dan baik akan menyeleksi nilai access rate dengan perbandingan antara jarak BTS awal dan BTS tujuan. Nilai access rate merupakan nilai yang diperlukan untuk terjadinya proses handover. Apabila nilai access rate yang didapat pada suatu titik pergerakan MS menuju BTS target ternyata nilai access rate pada BTS target lebih besar nilainya dibanding dengan BTS awal, maka proses handover dimungkinkan akan terjadi saat itu. Karena semakin besar nilai access rate yang didapat maka nilai bandwidth yang besar semakin baik koneksi tersebut.
Berikut nilai RSSI dan Access rate pada setiap arsitektur jaringan yang ada :
Tabel 2.1 Level Nilai RSSI dan Access Rate Service Untuk User Setiap Jaringan [9]
Handover Trigger CDMA 3G LTE WIFI
RSSI (dBm) -104 -70 -44 -37
17
Proses handover akan terjadi apabila nilai RSSI pada masing-masing jaringan telah mencapai pada nilai ambang atas. Nilai ambang atas untuk setiap jaringan yang ada dapat dilihat pada Tabel 2.1 diatas. Untuk nilai access rate tersebut merupakan nilai kecepatan terendah yang dihasilkan pada setiap jaringan. Berikut merupakan nilai parameter untuk menentukan besar daya yang diterima pada masing-masing jaringan, yaitu daya transceiver, jarak, frekuensi dan bandwith, dapat dilihat pada Tabel 2.2
Tabel 2.2 Nilai Parameter Setiap Jaringan [12][13][14][15]
Parameter WIFI 3G LTE CDMA
Frekuensi downlink 2.4 GHz 935–960 MHz 1742–1762 MHz 869-894MHz
Bandwidth Carrier 5 MHz 2 MHz 20 MHz 1.25 MHz
Daya transceiver 13 Watt 60 Watt 100 Watt 25 Watt
Jumlah Paket 3.2 Mbit 1.6 Mbit 86.4 Mbit 2.413 Mbit
18
Handover processing time merupakan parameter yang akan didapatkan setelah
dilakukannya analisis pada simulasi handover di setiap jaringan yang akan dilakukan. Parameter yang didapat, yaitu : Delay, Throughput, dan Latency [10].
2.4.1 Delay
Delay adalah keterlambatan dalam waktu transmisi data dari pengirim ke
penerima, satuan Delay adalah detik (s). Berikut persamaan yang digunakan untuk menghitung nilai Delay [10] :
(2.8)
Keterangan :
F : Frekuensi (Hz) L : Jumlah Paket (bits)
2.4.2 Latency
Latency merupakan jumlah waktu yang dibutuhkan paket data untuk
berpindah diseluruh koneksi jaringan. Fungsi Latency ini adalah sebagai lamanya waktu yang dibutuhkan Mobile station untuk berpindah dari jaringan satu ke jaringan lain dengan plathform dan arsitektur yang berbeda. Latency merupakan nilai perhitungan dalam menghitung panjangnya proses handover ketika MS mendeteksi ada jaringan target yang memenuhi dalam melakukan proses handover. Berikut persamaan yang digunakan dalam menghitung Latency [10] :
(2.9) Keterangan : C : 3 x 106
19
2.4.3 Throughput
Throughput merupakan kecepatan rata-rata data yang diterima dalam
selang waktu pengamatan tertentu, Throughput biasa disebut bandwidth yang sebenarnya, nilai Throughput didapat dengan melakukan pengukuran jumlah data oleh satuan waktu dan saat kondisi jaringan sedang melakukan transfer data pada ukuran tertentu. Satuan Throughput yaitu bits per
second (bps), berikut persamaan dalam mendapatkan nilai Throughput.
(2.10)
Persamaan diatas digunakan untuk jaringan 3G, CDMA, dan Wifi. Berbeda dengan jaringan LTE. Persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut :
Throughput= ((NRE-NcRE-NrRe)×Code bits×Code
rate×Nrb×1000))-CRC (2.11)
Keterangan :
NRE:Jumlah resource element (RE) dalam 1 ms (168) NcRE:Jumlah control chanel (RE) dalam 1 ms (36) NrRE:Jumlah reference signal RE dalam 1 ms (12)
Code bis:Modulation efesiency Code rate: Chanel coding rate
Nrb: Jumlah resource blok yang akan digunakan CRC: Cyclic redundancy check (24 bits)
20
Parameter perhitungan Throughput jaringan LTE yang digunakan pada Persamaan 2.11 dapat dilihat pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3 Parameter Code Bits, Code Rate dan MSC pada Jaringan LTE.
MSC Code Bits Code Rate
QPSK1/3 2 0.33 QPSK1/2 2 0.5 QPSK2/3 2 0.67 16QAM1/3 4 0.33 16QAM1/2 4 0.5 16QAM4/5 4 0.8
Jumlah user yang digunakan pada perhitungan ini sejumlah 30. Hal tersebut merupakan asumsi penulis terkait sistem jaringan LTE yang apabila nilai Throughputnya tergantung dari banyaknya user disuatu lokasi tersebut. Persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut :
Throughput(%) =
100% (2.12)
2.5 Mobility Models
Dunia komunikasi memiliki model yang berfungsi sebagai gambaran ilustrasi pergerakan node/user. Model ini digunakan untuk mengilustrasikan node/user pada kehidupan sehari-hari yang bergerak sesuai keinginan node/user tersebut. Model ini dinamakan model Model Mobilitas (Mobility Models).
21
Model mobilitas dirancang untuk menggambarkan pola pergerakan pengguna ponsel dan bagaimana menampilkan lokasinya, kecepatan dan percepatan yang berubah dari waktu ke waktu. Sejak pola model mobilitas ditemukan, model ini memiliki peran penting dalam menentukan kinerja protokol sistem atau jaringan, biasanya pengamatan yang dilakukan pada kehidupan nyata ditargetkan dengan cara yang wajar [11]. Pada Gambar 2.5 dapat dilihat urutan Mobility models [11] :
Gambar 2.5 Kategori Model Mobilitas dalam Jaringan Mobile
Pembahasan pada mobility models ini penulis lebih memfokuskan pada model
Random Waypoint model dan Random Walk model saja, karena terkait simulasi
yang akan digunakan lebih erat hubungannya dengan Random Waypoint. Berikut penjelasan dan perbandingan antara Randon Waypoint dan Random Walk.
2.5.1 Random Waypoint
Model mobilitas waypoint random (RWP) telah banyak digunakan dalam simulasi jaringan bergerak ad hoc. Model mobilitas ini sederhana dan mudah untuk model stokastik [20]. Penerapan model mobilitas ini yaitu masing-masing mobile node secara acak memilih satu lokasi di bidang simulasi sebagai tujuan. Perjalanan menuju tujuan ini dilakukan dengan
22
kecepatan konstan yang dipilih seragam dan secara acak, dimana parameter V merupakan kecepatan maksimum yang diambil pada simulasi untuk setiap mobile node. Kecepatan dan arah node dipilih secara manual untuk tiap titik perpindahannya. Setelah mencapai tujuan, node berhenti dengan durasi yang telah ditentukan. Setelah durasi yang diberikan tersebut, node kembali menuju tujuan secara acak. Proses diulang terus menerus sesuai dengan data yang dibutuhkan. Pergerakan node dari posisi awal (waypoint) ke level tujuan berikutnya (waypoint) didefinisikan sebagai jangka waktu satu gerakan, periode gerakan, atau waktu transisi. Jarak yang ditempuh antara gerakan node dari waypoint ke waypoint berikutnya didefinisikan sebagai panjang transisi. Titik tujuan ("waypoints") secara seragam dipilih secara acak di daerah sistem. Gambar 2-6 menunjukkan contoh pergerakan pola node mobile menggunakan model mobilitas random waypoint mulai pada titik yang dipilih secara acak.
23
2.5.1.1 RWP on General Connected Domain
Pada umumnya adalah varian dari model RWP klasik, di mana bisa mengasumsikan bahwa luas permukaan A adalah cembung, tetapi menganggap bahwa A adalah domain yang terhubung di mana distribusi seragam didefinisikan dengan baik. Untuk dua poin m, n pada A, bisa disebut l (m, n) jarak dari m ke n terhadap A, yaitu panjang minimal jalan sepenuhnya di dalam A yang menghubungkan m dan n. H adalah himpunan jalur terpendek antara titik akhir. Aturan perjalanan pemilihan mengambil titik akhir baru seragam di A, dan jalur berikutnya adalah jalan terpendek untuk endpoint ini. Jika ada beberapa jalur terpendek, salah satunya adalah dipilih secara acak menurut beberapa distribusi probabilitas pada set jalur terpendek.
Gambar 2.7 Random Waypoint on a non-convex Swiss flag domain
Kecepatan numerik sewaktu-waktu dapat dipindah ke tepi grafik. Jarak dari satu lokasi ke lokasi lain adalah travel-time. Sebuah mobile dimulai dari lingkaran yang dipilih secara acak dan pergi bersama sebagai jalan menuju lingkaran lain yang dipilih secara acak
24
Gambar 2.8 Random waypoint on a non-convex city section domain
2.5.1.2 Restricted RWP
Variasi lain dari RW dalam bentuk umum adalah restricted random
waypoint model mobilitas [25] seperti ditunjukkan pada Gambar 2.9
dimana domain A terhubung tetapi tidak harus cembung dan dapat digunakan untuk jaringan besar ad hoc dengan rintangan.
Gambar 2.9 menunjukkan contoh dari RWP terbatas pada pesawat dengan empat kotak sebagai sub-domain. Hal ini menunjukkan pandangan ideal dari empat kota yang diwakili oleh kotak. Sebuah bergerak mobile node sesuai dengan waypoint acak dalam persegi untuk nomor acak kunjungan dan kemudian mengambil titik seragam secara acak di lain persegi yang dipilih secara acak sebagai tujuan. Angka ini menunjukkan contoh jalur gerakan mobile. Kecepatan perjalanan yang dipilih sesuai dengan distribusi yang tergantung pada asal dan tujuan kotak.
25
Gambar 2.9 Restricted random waypoint on a plane with four squares
2.5.1.2.1 Fish in a Bowl
Model ini adalah waypoint acak dibatasi pada domain yang didefinisikan oleh volume mangkuk seperti ditunjukkan pada Gambar. 2.10 Oleh karena itu waypoints mangkuk ini juga dibatasi. Angka tersebut menunjukkan hanya volume mangkuk, tapi tidak seluruh lingkup. Volume mangkuk dianggap domain A1, dan volume bola dianggap domain A.
Jadi, domain A1 adalah bagian dari domain A, yaitu, A1 ∈ A. Hal ini dapat juga dikatakan bahwa waypoints dibatasi untuk subset A1 dari domain A, di mana A1 adalah himpunan titik-titik pada permukaan mangkuk ini.
26
2.5.1.2.2 Space Graph
Ini adalah kasus khusus dari waypoint dibatasi di mana ruang grafik itu sendiri adalah seluruh A dan himpunan simpul A1 berada dalam domain grafik ruang A. Grafik ruang mirip dengan bagian kota (Gambar. 2.9), tetapi berbeda dari bagian kota grafik bahwa waypoints dibatasi menjadi simpul.
2.5.1.3 RWP on Shpere
Selain itu, ada kasus khusus dari model mobilitas RWP dikenal sebagai
waypoint acak pada bola. Gambar 2.11 menunjukkan RWP pada lingkup
di mana domain A memiliki unit bola. Model ini merupakan model sirkulasi pesawat sederhana. Berikut A adalah unit lingkup 3. H adalah himpunan jalur terpendek ditambah jeda.
Jalur terpendek antara dua titik adalah busur terpendek pada lingkaran besar yang berisi dua titik (Gambar. 2.11). Jika dua titik berada di diameter lingkaran besar yang sama, dua busur memiliki panjang yang sama (dengan cara, ini terjadi dengan probabilitas 0). Aturan perjalanan transisi mengambil jalan endpoint seragam pada bola, dan jalan adalah jalan terpendek untuk itu (jika ada dua, satu dipilih dengan probabilitas 0,5).
Gambar 2.11 Random Waypoint on a sphere
27
Hal ini digunakan terutama Karena kesederhanaan IMS. Tidak seperti pada
waypoint, distribusi lokasi dan kecepatan pada saat random adalah sama
seperti pada saat transisi, dan simpul mengambil arah, durasi perjalanan, dan kecepatan numerik. Simpul bergerak dalam arah tertentu dengan kecepatan numerik yang diberikan untuk durasi perjalanan yang diberikan.
Domain A adalah persegi panjang [0, a1] × [0, a2] seperti yang digambarkan pada Gambar. 2.12 domain adalah tertutup, dibatasi, terhubung (tidak harus cembung) bagian dari A2 atau A3. Jalur dibungkus segmen, yang didefinisikan pada gambar berikut :
Gambar 2.12 Random waypoint (or random walk) with wrapping
2.5.1.5 RWP with Refrlection
Model ini menikmati beberapa kesederhanaan akhir yang sama, tetapi langkah-langkah perantara yang lebih rumit. Hal ini juga dikenal sebagai
random walk dengan refleksi. Seperti membungkus Model, domain A
adalah persegi panjang [0, a1] × [0, a2] seperti yang digambarkan pada Gambar. 2.13, dan domain A adalah tertutup, dibatasi, terhubung (tidak harus cembung) bagian dari A2 atau A3.
28
Gambar 2.13 Random waypoint with billiard like reflection
2.5.1.6 Weighted Waypoint Mobility
Weighted waypoint (WWP) Model mobilitas [21] adalah variasi dari
model RWP di mana tujuannya adalah tidak murni acak. Misalnya, para pejalan kaki di kampus, driver di kota, dan batalyon di bidang pertempuran dapat memilih tujuannya berdasarkan lokasi yang biasanya terkenal sehingga orang tersebut cenderung lebih sering mengunjunginya daripada orang lain atau kriteria lain yang akan memenuhi tujuannya. Perbedaan utama dari model WWP dan model RWP populer adalah sebagai berikut:
Mobile node tidak lagi secara acak memilih tujuan. Memodelkan perilaku tersebut dengan mengidentifikasi lokasi yang sering dijumpai dilingkungan yang akan dimodelkan dan menetapkan bobot yang berbeda sesuai dengan probabilitas untuk memilih tujuan dari daerah yang dituju.
WWP memilih lokasi tujugan selanjutnya tergantung pada kedua lokasi dan waktu. Menggunakan model time-varian Markov untuk menangkap lokasi ini dan bergantung pada time-dependent.
29
Jeda waktu disetiap lokasi berbeda
Gambar 2.14 Model Markov of location transisi seluler
Gambar 2.14 menunjukkan contoh model markov of location transisi seluler node antara lima lokasi untuk model WWP. Lokasi yang berbeda memiliki berbagai atraksi untuk memenuhi kebutuhan berbeda untuk node yang berbeda. Node mobile pindah ke lokasi yang berbeda seperti pada Gambar 2.7.
Probabilitas transisi untuk jenis lokasi yang berbeda diatur sesuai dengan bobot atau popularitas. Statistik tentang parameter berikut harus digunakan: (a) Distribusi waktu jeda di lokasi yang berbeda, (b)
time-varian probabilitas transisinya diberikan berdasarkan jenis lokasi dan
waktu
2.5.2 Random Walkpoint
Model Random Walkpoint awalnya diusulkan untuk meniru gerakan tak terduga dari partikel dalam fisika. Hal ini juga disebut sebagai Gerak Brown[17]. Beberapa node mobile diyakini bergerak dengan cara yang tak terduga. Ini berarti bahwa jika berjalan secara acak dengan
langkah-30
langkah yang sangat kecil, maka akan mendapatkan perkiraan untuk gerakan Brown. Model mobilitas Random Walk diusulkan untuk meniru perilaku gerakanny. Gerak Brown dalam beberapa dimensi adalah batas skala dari random walk dalam jumlah yang sama dari dimensi tersebut, Namun gerak Brown merupakan batas dari kedua proses stokastik sederhana seperti berjalan secara acak yang lebih berlaku untuk ponsel
adhoc Network . Model ini hampir sama dengan model Waypoint, hanya
saja pada model ini node melakukan perubahan kecepatan dan arahny pada setiap interval waktu. Model Random walk merupakan proses mobilitas tanpa memori yang artinya informasi status sebelumnya tidak digunakan untuk perlakuan selanjutnya.
Gambar 2.15 Gerakan Node dalam Random Walkpoint Berikut penjabaran karakteristik dari Random Walk (RW):
1. Nodes mengubah kecepatan dan arah setiap interval waktu, dan mobilitas. Model RW memiliki waktu jeda nol
2. RW dapat mempertahankan hambatan yang biasanya ponsel/node tidak bisa bergerak melewatinya.
Kilometer K i l o m e t e r
31
3. Kecepatan v (t) dapat dipilih dari rentang yang telah ditetapkan [Vmin, Vmax] oleh setiap node mengikuti distribusi seragam atau distribusi Gaussian pada setiap interval baru t, di mana Vmin dan vmax adalah kecepatan minimum dan kecepatan maksimum.
4. Seperti kecepatan, setiap node memilih θ arah baru (t) secara acak dan merata dari rentang [0, 2π].
5. Sebuah simpul bergerak dengan vektor kecepatan [v (t) cos θ, v (t) sin θ] selama waktu Interval t.
6. Setiap node ponsel memantul dari batas simulasi dengan sudut θ (t) atau [π - θ (t)] ditentukan oleh arah masuk ketika simpul mencapai batas.
7. Model ini merupakan memoryless karena tidak memperdulikan yang berkaitan dengan kecepatan dan arah yang lampau, dan kecepatan yang akan datang bebas dari kecepatan arus, dan kemudian terus bergerak sepanjang jalan yang baru.
8. Mobilitas node dianalisis dengan memperbaiki kerangka acuan dari satu dengan format lain sebagai penghubung atau konektivitas antara dua node ponsel tergantung pada gerakan relatif dari node, dan untuk setiap pergerakan node, yang kerangka acuan dari node lain diterjemahkan dengan jarak yang sama di berlawanan arah.
9. Vektor mobilitas [v (t), θ (t)] node selama interval waktu dapat diperoleh sebagai perbedaan vektor mobilitas dua node. Vektor kecepatan dari mobile node dilihat oleh kerangka acuan yang lain akan
32
menjadi dua kali lipat kecepatan aktual karena kerangka acuan terhadap node lain adalah untuk dipertimbangkan.
2.5.2.1 Markovian Random Walk Mobility
Markov random walk (MRW) Model mobilitas [19], bentuk modifikasi
dari model random walk, menggunakan rantai Markov untuk model gerakan memperkenalkan memori dalam perilaku gerakan dalam jaringan
ad hoc mobile. Model ini juga dikenal sebagai versi probabilistik model random walk. Pergerakan Koordinat x dan y diwakili menggunakan tiga
keadaan dalam model :
Keadaan nol (0) menunjukkan posisi saat ini dari mobile node. Keadaan satu (1) merupakan posisi sebelumnya mobile node. Keadaan dua (2) merupakan posisi berikutnya dari mobile node. Gambar 2.16 menggambarkan rantai Markov untuk gerakan koordinat x dan y dari mobile node. Setiap entri dari probabilitas matriks P (i, j) merupakan probabilitas yang mobile akan pergi dari kondisi i ke kondisi j. Artinya, P (i, j) dinyatakan sebagai berikut :
[
]
Nilai-nilai dalam matriks tersebut digunakan untuk memperbarui posisi
mobile node x dan y. Nilai-nilai tertentu yang ditunjukkan dalam matriks
P1 telah digunakan untuk simulasi dan telah digambarkan dalam rantai
33
Gambar 2.16 Markov chain dan probabilitas matriks Markov Model mobilitas random walk [19]
X’ : Kordinat x selanjutnya X : Kordinat x saat ini Y’ : Kordinat y selanjutnya X : Kordinat y saat ini
[ ]
Setelah probabilitas transisi state didefinisikan, mobile node dapat mengambil langkah di salah satu dari empat arah yang memungkinkan ke utara, selatan, timur, atau barat selama terus bergerak tanpa waktu jeda. Sifat model mobilitas ini dirangkum di bawah ini:
Pemotongan arah horisontal dan vertikal serta berhenti tidak mungkin untuk interval waktu lebih dari satu langkah dalam model ini.
Setelah mobile node mulai bergerak itu kemungkinan akan tetap dalam arah yang sama karena probabilitas bahwa itu tetap di keadaan (1) atau (2) dari rantai Markov lebih besar dari probabilitas bahwa itu akan kembali ke keadaan (0) .
Model ini tidak memungkinkan perubahan tiba-tiba dalam perjalanan gerakan karena tidak ada satu langkah transisi antara keadaan (1) dan
34
(2). Ini menyatakan bahwa mobile node harus berhenti sebelum mengubah jalan
2.5.2.2 Random Walk with Drift Mobility
Node bergerak secara acak seperti dalam kasus model random walk, tetapi
probabilitas cloud memiliki arah umum dari cloud sebelumnya. Model ini juga dikenal sebagai gerak Brown dengan mobilitas pergeseran di mana gerak dapat dinyatakan sebagai berikut :
C (t) = X (t) + μtC(t) = X(t) + μt (2.10)
Dimana :
C (t) = gerak Brown dengan proses pergeseran
X (t) = gerak Brown Standar atau proses berjalan secara acak ditetapkan sebelumnya
μ = Drift-off rate dari gerak Brown atau proses random walk Jika semua node mobile sistem memiliki kecepatan gerak yang sama dan arah, seluruh proses juga akan menjadi proses Brown biasa karena semua
node akan memiliki nol relatif kecepatan gerak dengan menghormati satu
sama lain [22]. Ketidakpastian lokasi mobile node dalam jaringan ad hoc meningkat dalam setiap waktu. Sebuah model time-varying yang baik untuk kondisi tersebut dari mobile node adalah gerak Brown 2D dengan proses pergeseran [23].
Berdasarkan perbandingan antara model Random Waypoint dengan model
Random Walk, penulis akan menggunakan model Random Walk dimana titik point
gerak berjalan yang digunakan sesuai nilai yang didapat dengan Random
35
jeda yang digunakan adalah tetap, sebagaimana yang telah diketahui untuk model
Random Walk kecepatan selalu konstan dan waktu jeda tidak ada.
2.6 Level Handover
Level Handover merupakan proses pemutusan jaringan yang dilakukan MS saat
akan dilakukannya pemindahan jaringan awal ke jaringan target (Handover). Perpindahan ini dilakukan dengan mengukur nilai RSSI dan access rate yang diukur oleh MS. Kondisi Level Handover dibagi menjadi 3, yaitu :
2.6.1 Fixed Probability Threshold (FPT)
FPT merupakan kondisi dimana nilai RSSI atau access rate yang diukur oleh MS sudah mendekati ambang bawah dan handover belum dapat dilakukan.
2.6.2 Fixed Hysteris Threshold (FHT)
FHT merupakan kondisi dimana nilai RSSI dan access rate yang diukur oleh MS terus menerus mengalami penurunan dan mengakibatkan kanal komunikasi dari transceiver target akan terhubung terhadap MS walaupun nilai RSSI dan access rate BTS target masih lebih rendah dari BTS awal. Kondisi ini handover belum dapat dilaksanakan karna nilai RSSI dan
access rate jaringan target belum mencapai batas minimum handover trigger target.
36
HHT merupakan kondisi dimana nilai RSSI dan access rate BTS awal yang diukur oleh MS lebih kecil dari BTS target. Kondisi ini sangat memungkinkan MS akan melakukan handover [18].
2.7 Heterogeneous Network (HetNet)
Heterogeneous Network atau Hetnet merupakan sistem jaringan yang digunakan
pada setiap jaringan telekomunikasi modern saat ini. Hetnet merupakan penerapan standar teknologi akses yang diberikan pada setiap jaringan yang telah digunakan disetiap jaringan. Banyak faktor pembeda untuk setiap jaringan misalnya, layanan, konfigurasi, topologi dan arsitektur. Contoh arsitektur jaringan yang sudah ada pada saat ini yaitu Third Generation Technology (3G), Long Term Evolution (LTE), Code Division Multiple Access (CDMA) dan Wireless Fidelity (WIFI). Setiap arsitektur jaringan diatas memiliki fungsi masing-masing. Setiap arsitekturnya memiliki keunggulan dan kekurangan. Hal ini dapat dilihat dari seberapa banyak user yang menggunakan dan seberapa baiknya kualitas jaringan yang diberikan.
2.7.1 Third Generation Technology (3G)
3G merupakan teknologi yang memiliki karakteristik open standard
interface (yang masih bisa dikembangkan instrumennya pada sistem
jaringan), roaming access (jangkauan luas), interoperabilitas dan juga kemudahan dalam penggunaan SIM card di handset yang berbeda sehingga menjadikan faktor penyebab perkembangan jaringan GSM (Global System for Mobile Communication) yang ada saat ini.
37
1. Mobile Station (MS)
2. Base Station Subsystem (BSS) 3. Network Subsystem (NSS)
Gambar 2.17 Arsitektur Jaringan 3G
Adapun Karakteristik yang dimiliki pada arsitektur jaringan 3G adalah sebagai berikut :
1. Mendukung dua mode dasar FDD : (2x5 MHz) dan TDD (1x5 MHz) bergantung pada regulasi telekomunikasi.
2. High chip rate (3.84 Mbps) dan data rate hingga 2Mbps
3. Menggunakan deteksi koheren pada arah uplink dan downlink berdasarkan penggunaan sinyal pilot
4. Peran antar sel asynchronous
5. Fast adaptive power control
6. Seamless inter-fregquency handover
38
8. Mendukung pengembangan sistem untuk deteksi dan transmisi yang lebih maju seperti pada multiuser detection (MUD) dan smart
adaptive antena
2.7.2 Long Term Evolution (LTE)
LTE (Long Term Evolution) adalah peningkatan dari jaringan telekomunikasi 3G dan memiliki 10x lebih cepat dari 3G. Arsitektur yang dimiliki LTE dibuat dengan berbasis IP dan signalling menggunakan
protocol diameter.
Gambar 2.18 Arsitektur LTE
Arsitektur jaringan tingkat tinggi LTE terdiri dari tiga komponen utama, yaitu:
a. User Equipment (UE) atau peralatan Pengguna
User Equipment (UE) pada UMTS dan GSM merupakan Mobile Equipment (ME) yang arsitektur internalnya identik digunakan pada LTE.
39
Ada 3 modul penting yang terdapat pada peralatan mobile, diantaranya Mobile Termination (MT) berfungsi untuk berkomunikasi, Terminal Equipment (TE) berfungsi untuk mengakhiri aliran data, dan Universal Integrated Circuit Card (UICC) atau kartu SIM. Menjalankan kartu SIM tersebut dibutuhkan sebuah Universal Subscriber Identity Module (USIM). Kartu tersebut memiliki informasi tentang pengguna ponsel.
b. Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) Berikut merupakan ilustrasi dari E-UTRAN :
Gambar 2.19 Arsitektur UMTS
E-UTRAN menangani komunikasi radio antara ponsel dan evolved packet core dan hanya memiliki satu komponen, BTS evolved, yang disebut eNodeB atau eNB. BTS yang berfungsi sebagai pengontrol ponsel dalam suatu sel bisa juga disebut eNB.
Berikut penjelasan fungsi lain dari eNB :
eNB menggunakan sistem analog untuk menerima transmisi radio dan proses pensinyalannya menggunakan antarmuka udara LTE.
40
Pengoperasian tingkat rendah pada setiap ponsel eNB dapat mengontrolnya dengan cara mengirim sinyal pesan sama seperti saat proses handover.
Setiap EPC dihubungkan eNB dengan antarmuka S1 yang terhubung dengan BTS menggunakan antar muka X2. Home eNB (HeNB) merupakan BTS sebagai penyedia femtocell di rumah.
c. Evolved Packet Core (EPC)
EPC berkomunikasi melalui paket jaringan data di dunia luar seperti internet, jaringan perusahaan swasta atau subsistem IP multimedia. Antarmuka antara bagian-bagian yang berbeda dari sistem dilambangkan dalam Uu, S1 dan SGI seperti yang ditunjukkan di bawah ini:
Gambar 2.20. Komunikasi jaringan EPC
Ada beberapa komponen yang belum ditampilkan dalam diagram untuk membuatnya tetap sederhana. Seperti Equipment Identity Register (EIR), Policy Control and Charging Rules Function (PCRF), dan Sistem Peringatan Gempa Bumi dan Tsunami (Earthquake and Tsunami Warning System – ETWS).
41
Gambar 2.21 Arsitektur EPC
Berikut merupakan penjelasan singkat dari masing-masing komponennya:
Home Subscriber Server (HSS) merupakan database informasi
tentang semua pelanggan operator jaringan.
Packet Data Network (PDN) Gateway (P-GW) berkomunikasi
dengan dunia luar seperti jaringan paket data PDN, dengan menggunakan antarmuka SGI. Access Point Nama (APN) akan mengidentifikasi setiap PDN.
Serving Gateway (S-GW) berfungsi menjadi router, data BTS dan PDN gateway akan diteruskanya.
Mobility Management Entity (MME) berfungsi sebagai pengontrol operasi tingkat tinggi ponsel dengan melakukan pengiriman pesan dan Home Subscriber Server (HSS).
Policy Control and Charging Rules Function (PCRF) merupakan komponen yang tidak ditampilkan namun berfungsi melakukan kontrol untuk proses tertentu dan menyediakan kebijakan pengaturan aliran keputusan pada pembiayaan/charging.
42
Antarmuka antara serving dan PDN gateway dikenal dengan S5/S8. Keduanya memiliki implementasi yang sedikit berbeda. Disebut S5 jika kedua perangkat berada dalam jaringan yang sama, dan S8 jika berada di jaringan yang berbeda.
Fungsi Pembagian antara E-UTRAN dan EPC
Diagram berikut ini menunjukkan pembagian fungsi antara E-UTRAN dan EPC untuk jaringan LTE:
Gambar 2.22 Pembagian Fungsi E-UTRAN dan EPC
2.7.3 Code Division Multiple Access (CDMA)
CDMA merupakan teknologi yang mengakses jaringan dari titik yang saling berjauhan untuk tidak saling mengganggu proses transmisi sinyal saat dilakukan. Arti teknik Multiple Access adalah bagaimana spektrum tersebut dibuat menjadi kanal-kanal yang mentransmisikan sinyal untuk pelanggan. Arsitektur CDMA dibagi menjadi 9 :
43
MS atau Mobile Station merupakan perangkat yang berfungsi memproses dan membentuk voice dan data.
2) Base Transceiver Station (BTS)
BTS atau Base Transceiver Station merupakan perangkat yang berfungsi untuk mengalokasikan daya dan juga mentransmisikan sinyal ke pengguna. Maksud dari Transceiver disini adalah sebagai
Transmitter atau pengirim dan Receiver atau penerima. Artinya, BTS
merupakan penghubung antar layanan. 3) Base Station Controller (BSC)
BSC atau Base Station Controller merupakan pengatur seluruh BTS didaerah cakupan dan pengatur paket data dari BTS menuju PSDN. 4) Mobile Switching Center (MSC)
MSC atau Mobile Switching Center merupakan sebuah interface antara BSC dengan Public Switched Telephone Network (PSTN) dijaringan data Integrated Services Digital Network (ISDN) yang memiliki fungsi pengatur komunikasi pelanggan seluler dengan pelanggan telekomunikasi lainnya.
5) Home Location Register (HLR)
HLR atau Home Location Register merupakan database yang berisi
management dari MS untuk menyimpan seluruh data user baik dari
lokasi dan Shared Secret Data (SSD). 6) Visitor Location Register (VLR)
VLR atau Visitor Location Register merupakan memori data pelanggan yang didapat dari HLR yang digunakan sebagai pengontrol panggilan.
44
7) Authentication, Authorization, Accounting (AAA)
AAA merupakan arsitektur dari CDMA yang melakukan proses pembuktian keaslian pelanggan, pengesahan, dan pelaporan pada jaringan paket data dengan remote Access dial-in user service protocol. 8) Gateway Mobile Switching Center (GMSC)
GMSC atau Gateway Mobile Switching Center merupakan penyedia hubungan dan pemutusan jaringan dari panggilan dan penggunaan data pelanggan.
9) Short Message Service Center (SMSC)
SMSC atau Short Message Service Center merupakan penyimpan, pengajuan, dan penyampain pesan singkat [16].
Berikut Arsitektur sederhana pada 3G CDMA :
Gambar 2.23 Arsitektur sederhana CDMA
Protokol dan fungsi pada setiap bagian arsitektur sederhana CDMA : 1. Protokol Signalling (pengontrol panggilan)
![Tabel 2.2 Nilai Parameter Setiap Jaringan [12][13][14][15]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/4084239.3044249/42.892.161.832.800.1018/tabel-nilai-parameter-setiap-jaringan.webp)
