TUGAS AKHIR
ANALISIS PERBANDINGAN METODE HANDOVER DARI JARINGAN UMTS KE JARINGAN LTE
UNTUK OPTIMALISASI PARAMETER TRADEOFF HANDOVER
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Sub-konsentrasi Telekomunikasi
Oleh
SYAHRUL WAHYUDI NIM. 120402078
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
ABSTRAK
Dalam komunikasi wireless, kuat penerimaan sinyal pada user dapat dipengaruhi oleh berbagai jenis penghalang, baik bersifat alami (pepohonan, iklim, dan cuaca) maupun buatan manusia (gedung-gedung dan rumah). Dengan berkembangnya teknologi komunikasi bergerak, dimana user dapat bebas berpindah dan bergerak, fluktuasi kuat penerimaan sinyal tersebut sangat dipengaruhi oleh mobilitas/perilaku user. Untuk mengatasi pelemahan kuat perimaan sinyal diantaranya disebabkan oleh jarak atau fluktuasi karena penghalang, maka dibutuhkan suatu mekanisme handover. Adapun handover ini adalah suatu mekanisme yang berfungsi untuk menjaga kontinuitas layanan komunikasi dengan memindahkan suatu user dari satu kanal ke kanal yang lain, boleh pada BTS yang sama ataupun pada BTS yang berbeda, baik pada operator yang sama, maupun operator yang berbeda, seperti UMTS dengan LTE. Khusus untuk mekanisme perpindahan antar kanal yang berbeda diistilahkan dengan verticalhandover.
Dalam Tugas Akhir ini dibahas tentang vertical handover dari jaringan UMTS ke Jaringan LTE, dimana kriteria untuk pemindahan kanal ditentukan berdasarkan metode RSS based handover (RSCP, RSRP, dan HOM) dan metode RSS based handover with time-to-trigger (RSCP, RSRP, HOM, dan TTT). Adapun parameter kinerja jaringan yang diamati adalah probabilitas dropping. Pengerjaan dilakukan dengan menggunakan simulasi berbasis GUI.
Dari hasil pembahasan diperoleh bahwa, nilai optimal untuk; (i) metode RSS based handover, nilai RSCPmin, RSRPmin, dan HOM masing-masing adalah -95 dBm, -102 dBm, dan 2 dB; (ii) metode RSS based handover with time-to-trigger, nilai RSCPmin, RSCPmin, HOM, dan TTT masing-masing adalah -95 dBm, -102 dBm, 2 dB, dan 400 ms.
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa
karena atas berkat dan rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah:
ANALISIS PERBANDINGAN METODE HANDOVER DARI JARINGAN UMTS KE JARINGAN LTE
UNTUK OPTIMALISASI PARAMETER TRADEOFF HANDOVER
Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya
Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Dr. Maksum Pinem, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas nasehat, bimbingan, dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas
Akhir ini.
2. Bapak Ir. M. Zulfin, M.T. selaku Dosen Penguji Tugas Akhir, atas nasehat dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, Msi, selaku ketua Departemen Teknik
Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Rahmad Fauzi, S.T., M.T., selaku Sekretaris Departemen Teknik
Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
6. Bapak Tigor Hamonangan Nasution, S.T., M.T. sebagai Dosen Wali penulis, yang selalu memberikan dukungan sebagai wali penulis.
7. Bapak Ir. Arman Sani, M.T. yang selalu memberikan wejangan dan candaannya sehingga penulis tetap bersemangat dalam menyelesaikan
Tugas Akhir ini.
8. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Elektro yang telah memberikan
bekal ilmu kepada penulis dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
9. Abang Divo, Kak Ummi, Bu Ester, dan Pak Ponijan yang selalu sabar dalam
melayani penulis untuk mengurus berkas di D untuk keperluan Tugas Akhir ini.
10.Kepada Papa dan Ibu tercinta yang selalu merawat, menjaga, dan
mendoakan dan memberikan segalanya kepada penulis sehingga penulisan Tugas Akhir ini dapat diselesaikan.
11.Abang dan kakak tercinta: Ella Yuni Ramadhani, Rahmad Amin Syahputra, dan Mira Novi Astuti, serta seluruh Keluarga Besar yang menjadi inspirasi dan selalu memberikan motivasi, perhatian dan doanya sehingga penulis
12.Keponakan-keponakan yang tersayang: Annisa Caroline, Nayla Zasqia,
Alfira Ferbina, dan Lily yang selalu menghibur saat penulis sedang letih sehingga kembali bersemangat dalam mengerjakan Tugas Akhir ini.
13.Sahabat-sahabat seperjuangan: Andika Yogy Pradana, Junaidy Teguh Siregar, Moh. Antan Wisuga, Rini Mulia Sari, Royansyah Putra Ginting, M. Ihsan, M. Roso Sutrisno, Fauzi Arif Pratama, M. Ridho Baridwan, dan
seluruh stambuk 2012 semoga silaturahim kita terus terjaga.
14.Teman-teman mahasiswa, asisten laboratorium Dastel, pengurus IMTE
khususnya Divisi Pendidikan IMTE, senior dan junior di Teknik Elektro. 15.Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini jauh dari sempurna baik dari segi materi maupun cara penyajiannya. Oleh karena itu, penulis siap menerima saran
dan kritik dari pembaca untuk menyempurnakan Tugas Akhir ini.
Akhir kata penulis berharap agar Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Medan, Juni 2016
Penulis
DAFTAR ISI
DAFTAR SINGKATAN ... xiii
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 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II STUDI PUSTAKA ... 6
2.1 Konsep Seluler ... 5
2.2 Propagasi Gelombang Radio ... 6
2.2.1 Reflection ... 7
2.4.1 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network ... 11
2.4.2 Evolved Packet Core ... 13
2.5 Konsep Dasar Jaringan UMTS ... 15
2.5.1 Wideband-Code Division Multiple Acces (WCDMA) ... 15
2.5.2 Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) .... 16
2.6 Konsep Dasar Jaringan LTE ... 18
2.6.1 Konfigurasi Jaringan LTE ... 19
2.7 Handover ... 22
2.9 Parameter Inter-system Handover (ISHO) ... 29
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 31
3.1 Model Sistem ... 31
3.4.1 Parameter Handover pada UMTS ... 40
3.4.1.1 Perhitungan RSCP ... 41
3.4.2 Parameter Handover pada LTE ... 43
3.4.2.1 Perhitungan RSCP ... 43
3.4.4 Konstanta-konstanta Simulasi ... 44
BAB IV HASIL PEMBAHASAN ... 46
4.1 Masukan Simulasi ... 46
4.2 KeluaranSimulasi ... 46
4.3 Implementasi Sistem Simulasi Terhadap Probabilitas Dropping ... 46
4.3.1 Skenario 1 (RSS Based Handover) ... 47
1. Pengamatan Probabilitas Dropping Terhadap Perubahan Nilai RSCPmin ... 48
2. Pengamatan Probabilitas Dropping Terhadap Perubahan Nilai RSRPmin ... 50
3. Pengamatan Probabilitas Dropping Terhadap Perubahan Nilai HOM ... 52
4. Nilai Optimal untuk Parameter Handover ... 54
4.3.2 Skenario 2 (RSS Based Handover with TTT) ... 56
1. Pengamatan Probabilitas Dropping Terhadap Perubahan Nilai RSCPmin ... 56
3. Pengamatan Probabilitas Dropping Terhadap
Perubahan Nilai HOM ... 61
4. Pengamatan Probabilitas Dropping Terhadap Perubahan Nilai TTT ... 63
5. Nilai Optimal untuk Parameter Handover ... 66
4.4 Rangkuman HasilSimulasi ... 68
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 70
5.1 Kesimpulan ... 70
5.2 Saran ... 71
DAFTAR PUSTAKA ... 72
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Struktur sel ...6
Gambar 2.2 Mekanisme propagasi radio ...8
Gambar 2.3 Pathloss, shadowing dan fast fading terhadap jarak ...9
Gambar 2.4 SAE (system architecture evolution) UMTS dan LTE network ...11
Gambar 2.5 Koneksi eNodeB dan fungsi utamanya ...12
Gambar 2.6 Koneksi MME dan fungsi utamanya ...13
Gambar 2.7 Architecture UMTS Release 99 ...16
Gambar 2.8 Arsitektur ...20
Gambar 2.9 Arsitektur core LTE ...20
Gambar 2.10 Prosedur handover ...24
Gambar 2.11 Soft handover dan Hard handover ...26
Gambar 2.12 Intersystemhandover UMTS ke LTE ...28
Gambar 3.1 Skenario 1 ...32
Gambar 3.2 Skenario 2 ...33
Gambar 3.4 Flowchart skenario 2 ...35
Gambar 4.1 Tampilan saat simulasi dijalankan ...47
Gambar 4.2 Hasil probabilitas dropping saat nilai RSCP berbeda-beda ...49
Gambar 4.3 Hasil probabilitas dropping saat nilai RSRP berbeda-beda ...51
Gambar 4.4 Hasil probabilitas dropping saat nilai HOM berbeda-beda ...53
Gambar 4.5 Hasil optimalisasi parameter tradeoff handover ...55
Gambar 4.6 Tampilan saat simulasi dijalankan ...56
Gambar 4.7 Hasil probabilitas dropping saat RSCP berubah-ubah terhadap TTT ...58
Gambar 4.8 Hasil probabilitas dropping saat RSRP berubah-ubah terhadap TTT ...60
Gambar 4.9 Hasil probabilitas dropping saat HOM berubah-ubah terhadap TTT ...62
Gambar 4.10 Hasil probabilitas dropping saat TTT berubah-ubah ...64
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Data teknis link budget UMTS ...37
Tabel 3.2 Parameter untuk menentukan radius sel UMTS ...38
Tabel 3.3 Data teknis link budget LTE ...39
Tabel 3.4 Parameter untuk menentukan radius sel LTE ...40
Tabel 3.5 Parameter simulasi ...45
Tabel 4.1 Kombinasi parameter skenario 1 dengan nilai RSCPmin yang berbeda ...48
Tabel 4.2 Probabilitas dropping, RSCPmin vs kecepatan ...48
Tabel 4.3 Kombinasi parameter skenario 1 dengan nilai RSRPmin yang berbeda ...50
Tabel 4.4 Probabilitas dropping, RSRPmin vs kecepatan ...50
Tabel 4.5 Kombinasi parameter skenario 1 dengan nilai HOM yang berbeda ...52
Tabel 4.6 Probabilitas dropping, HOM vs kecepatan ...52
Tabel 4.7 Probabilitas dropping, parameter optimalisasi vs kecepatan ...54
yang berbeda ...56
Tabel 4.9 Probabilitas dropping, RSCPmin vs kecepatan ...57
Tabel 4.10 Kombinasi parameter skenario 2 dengan nilai RSRPmin yang berbeda ...59
Tabel 4.11 Probabilitas dropping, RSRPmin vs kecepatan ...59
Tabel 4.12 Kombinasi parameter skenario 2 dengan nilai HOM Yang berbeda ...61
Tabel 4.13 Probabilitas dropping, HOM vs kecepatan ...62
Tabel 4.14 Kombinasi parameter skenario 2 dengan nilai TTT yang berbeda ...63
Tabel 4.15 Probabilitas dropping, TTT vs kecepatan ...64
Tabel 4.16 Probabilitas dropping, parameter optimalisasi vs kecepatan ...66
DAFTAR SINGKATAN
3GPP : Third Generation Partnership Project
APG : Average Path-Gain
BTS : Base Transceiver Station
CDMA : Code Division Multiple Acces
CP : Control Plane
DL : Downlink
EDGE : Enhanced Data Rates for GSM Evolution
eNB : Evolved Node B
EPC : Evolved Packet Core
EPS : Evolved Packet System
E-UTRAN : Evolved Universal Terrestrial Radio Acces Network
FDD : Frequency Division Duplex
FDMA : Frequency Division Multiple Acces
GGSN : Gateway GPRS Support Node
GPRS : Generar Packet Radio Service
GUI : Graphic User Interface
GW : Gateway
HLR : Home Location Register
HO : Handover
HOM : Handover Margin
HSPA : High Speed Packet Access
HSS : Home Subscriber Server
IP : Internet Protocol
ITU : International Telecommunication Union
LOS : Line Of Sight
LTE : Long Term Evolution
MAPL : Maximum Allowable Path Loss
MCHO : Mobile Controlled Handover
MIH : Media Independent Handover
MIMO : Multiple Input Multiple Output
MME : Mobility Management Entity
MSC : Mobile Switching Center
OFDMA : Orthogonal Frequency Division Multiple Acces
PBGT : Power Budget
PCRF : Policy & Charging Rule Function
PDN : Packet Data Network Gateway
QoS : Quality of Service
RAM : Radio Acces Mode
RAT : Radio Acces Technology
RNC : Radio Network Controller
RRM : Radio Resourse Management
RSCP : Received Signal Code Power
RSRP : Received Signal Received Power
SAE : System Architecture Evolution
SGSN : Serving GPRS Support Node
SGW : Serving SAE Gateway
TDD : Time Division Duplex
TTT : Time-to-Trigger
UE : User Equipment
UMTS : Universal Mobile Telecommunications System
UTRAN : Universal Terrestrial Radio Access Network
VLR : Visitor Location Register
WCDMA : Wideband Code Division Multiple Access
WiMAX : Worldwide Interoperability for Microwave Access
DAFTAR ISTILAH
eNode B (Evolved Node B)
Perangkat yang berhubungan langsung dengan user equipment, yang berfungsi
sebagai pemancar dan penerima sinyal pada jaringan LTE. Handover
Perpindahan dari satu kanal menuju kanal lain karena UE bergerak menjauhi
sumber kanal lama.
Handover Margin (HOM)
Selisih antara level sinyal BTS yang sedang melayani UE dengan level sinyal BTS kandidat pada titik pengamatan yang sama.
Node B
Perangkat yang berhubungan langsung dengan user equipment, yang berfungsi sebagai pemancar dan penerima sinyal pada jaringan UMTS.
Probabilitas Dropping
Kejadian terputusnya panggilan secara paksa karena level sinyal terima di bawah level dropp.
Received Signal Code Power (RSCP)
Received signal code power adalah level penerimaan dari UMTS (serving cell).
Reference Signal Received Power (RSRP)
Reference signal received power adalah level penerimaan dari LTE (target cell).
RSCPmin
RSRPmin
Batas level sinyal yang di-setting untuk beroperasi pada jaringan LTE.
Sel
Area tertentu yang dicakup oleh BTS Shadowing
Peristiwa terhalangnya sinyal dari pemancar ke penerima sehingga sinyal
mengalami fluktuasi secara lambat. Objek yang menghalangi perambatan sinyal seperti: gunung, pepohonan dan gedung-gedung.
UE (User Equipment)
