Modul 5 Sistem Komunikasi Bergerak (Mobile Communication)

(1)

Modul 5

Sistem Komunikasi Bergerak

(Mobile Communication)

(2)

Mobile Base Station

PSTN

Mobile Control Equipment Network Interface

Equipment

Mobile

(3)

Arsitektur Sistem Telepon Bergerak

• Layanan bergerak tradisional

– Mirip dengan broadcasting TV.

– Sebuah transmitter yang kuat di lokasi yang tinggi untuk mengcover area yang cukup luas (radius sampai 50 km). – Kapasitas kanal terbatas (kecil).

• Konsep seluler

– Menggunakan banyak transmitter dengan power rendah untuk megcover area tertentu.

– Satu area metropolitan dibagi dalam area-area kecil (cell) yang masing-masing dilayani oleh sebuah low power transmitter.

– Kapasitas kanal menjadi lebih besar. Secara teoritis menjadi n kali dibandingkan dengan sistem tradisional (di mana n adalah jumlah cell)

(4)

Jaringan Telepon Bergerak Seluler

BTS

Radio coverage area

Fictitious coverage area

• Area yang akan dicakup oleh jaringan dibagi menjadi sejumlah cell yang masing-masing dilayani oleh sebuah Radio Base Station (RBS) atau Base Transceiver Station (BTS) • Setiap BTS dapat memancarkan sejumlah

frekuensi (kanal radio) dalam waktu bersamaan

• Prinsip ini dikenal dengan Frequency Division Multiple Access (FDMA)

• BTS yang berbatasan menggunakan frekuensi radio yang berbeda untuk mencegah

interferensi, tapi yang lainnya boleh menggunakan frekuensi yang sama (Frequency Re-use)

(5)

Bentuk Cell

Base Transceiver Station (BTS)

Coverage

Kenyataan sebenarnya

Coverage tiap cell berbeda-beda tergantung kondisi areanya

Ideal

Coverage tiap cell berbentuk lingkaran dengan radius yang sama

Fictitious (anggapan ideal)

Coverage tiap cell berbentuk segi enam beraturan

*

* *

*

(6)

Ukuran Cell

• Ukuran cell dapat berbeda-beda tergantung dari daya

pancar BTS, yang ditentukan oleh perkiraan

banyaknya pengguna telepon di area tersebut.

• Di daerah perkotaan (urban) diameter cell bisa jauh di

bawah 1 km, sedangkan di luar kota (rural) bisa

(7)

Base Transceiver Station

(BTS)

Microwave Radio Link

Cable Link

To Mobile Switch

Base Transceiver Station (BTS)

Traffic Channel (voice/data)

(8)

• Transceiver = Transmitter (pemancar) dan Reciever

(penerima)

• BTS memancarkan dan menerima transmisi dengan

menggunakan frekuensi yang berbeda

• BTS menyediakan dua jenis kanal radio untuk setiap

mobile phone

– Control Channel

Call set up, handover, dll – Traffic Channel

Menyalurkan trafik percakapan atau data

• BTS dihubungkan dengan mobile switch dengan link

microwave atau kabel

• Dalam sistem seluler analog traffic channel

menggunakan modulasi analog (FM), sedangkan

signaling (control) channel menggunakan modulasi

(9)

• Karena redaman terhadap frekuensi rendah relatif lebih rendah

dibandingkan dengan terhadap frekuensi tinggi, maka penggunaan frekuensi yang lebih rendah memiliki coverage area yang lebih luas. • Frekuensi 450 MHz memberikan coverage area yang lebih luas

dibandingkan dengan 900 MHz, dengan demikian penggunaan frekuensi 450 MHz ideal untuk rural area.

• Penggunaan frekuensi 1800 MHz ideal untuk urban area (ukuran cell kecil dengan jumlah pemakai yang padat)

Ukuran Cell vs Frekuensi

450 MHz 900 MHz

(10)

Operasi Jaringan Seluler

• Mobile on Idle

– Setiap telepon mobil telah diprogram dengan frekuensi dari semua

control channel

– Ketika dihidupkan, telepon mobil akan memilih frekuensi control channel

dari BTS di dekatnya yang sinyalnya paling kuat

– Telepon mobil memiliki kode identitas yang unik yang dikirimkan melalui

control channel dan lokasi cell di mana dia berada diregistrasi agar apabila ada panggilan yang masuk dapat diteruskan.

– Apabila sinyal kontrol menjadi lemah, telepon mobil kembali melakukan prosedur pemilihan frekuensi control channel, dan dilakukan “hand over” ke cell yang lain

• Outgoing call

– Nomor telepon yang akan dipanggil dimasukkan ke memori melalui

keypad.

– Telepon mobil mengirim signaling message yang berisi nomor yang dipanggil ke base station, kemudian diteruskan ke mobile switch.

(11)

Operasi Jaringan Seluler

• Hand-Over

– Apabila telepon mobil bergerak menuju batas coverage area, sinyal yang diterima BTS makin lemah.

– BTS dari cell berikutnya yang dimasuki akan memonitor kekuatan sinyal control channel.

– Telepon mobil diinstruksikan untuk pindah ke channel frequency yang baru, dan pada waktu yang bersamaan hubungan dialihkan ke cell baru.

– Database pada location register di-update untuk menunjukkan lokasi yang baru dari mobile telepon ybs.

– Proses ini disebut “hand over” dan akan berulang setiap kali mobil telepon melintasi perbatasan antara dua cell.

• Incoming Call

– Mobile network selalu mengetahui di cell mana sebuah telepon mobil berada.

– Incoming call diroutingkan ke mobile switch yang terdekat ke cell di mana telepon mobil yang dituju terdaftar pada saat itu.

– BTS ybs menghubungi telepon mobil yang dituju melalui control channel. • Mobile Transmit Power

– Sinyal dari telepon mobil dimonitor oleh BTS.

(12)

Analogue Cellular Systems

• Sistem seluler analog (Selular Generasi Pertama) menggunakan sinyal radio dengan modulasi analog untuk mentransmisikan sinyal suara.

• Berbagai standard sistem seluler analog di antaranya – NMT (Nordic Mobile Telephones)

• Dikembangkan di negara-negara Nordic oleh Swedia, Norwegia, Denmark dan Finlandia

• Terdapat dua versi NMT, yaitu NMT-900 (beroperasi pada frekuensi sekitar 900 MHz, dan NMT-450 (beroperasi pada frekuensi sekitar 450 MHz)

– AMPS (Advanced Mobile Phone System)

• Dikembangkan di Amerika

• Menggunakan frekuensi radio sekitar 800 MHz

– TACS (Total Access Communications System)

• Dikembangkan di Inggris

• Adaptasi dari AMPS karena perbedaan regulasi di Inggris dan Amerika, khususnya ketentuan frequency band dan channel spacing

• Beroperasi pada spektrum frekuensi radio sekitar 900 MHz

– Sistem analog lainnya

• NAMTS (Nippon Automatic Mobile Telephone System) • C-Netz, di Jerman

(13)

Mobile Switch

• Fungsi

– Melakukan kontrol dalam membangun hubungan antar telepon mobil atau antara telepon mobil dengan PSTN.

– Me-register lokasi telepon mobil dalam jaringan

– Mengalokasikan radio channel dan BTS bagi telepon mobil ketika bergerak dari satu cell ke cell yang lain

• Dengan database, mobile switch dapat menyimpan dan meng-update informasi pelanggan dalam volume yang besar

• Mobile switch dapat berkomunikasi dengan mobile switch lain dalam menentukan lokasi telepon mobil yang sedang roaming.

Network Management System (NMS)

• Salah satu bagian yang penting dari mobile network adalah Network Management System (NMS)

(14)

Mobile

Telephone

Exchange

(MTX)

Mobile

Telephone

Exchange

(MTX)

P S T N

NMS

Base Station

Base Station Base Station

Base Station

(15)

Digital Cellular Systems

• Dalam sistem analog penggunaan standar yang berbeda

di setiap negara menyulitkan pelanggan yang melakukan

perjalanan antar negara untuk menggunakan teleponnya

• Dikembangkan sistem seluler digital (Seluler Generasi

Kedua)

•

GSM (Groupe Speciale Mobile),

yang selanjutnya lebih

dikenal dengan

Global System for Mobile

, adalah

standar untuk komunikasi bergerak digital yang

digunakan di banyak negara

(16)

Sejarah Internasional



1982

, Konferensi Administrasi Pos dan

Telekomunikasi Eropa (CEPT) memulai

pembangunan “Groupe Spécial Mobile”



1987

, Regulator & Operator Se-Eropa

menandatangani MoU tentang GSM



1 Juli 1991

jaringan GSM pertama di Radiolinja,

Finlandia, dibuka secara resmi



1992

, semua operator besar di Eropa memulai

pengoperasian jaringan GSM secara komersil

(17)

Sejarah Nasional



1993

, Pemerintah membuat project pilot GSM

pertama di Batam



1994

, Satelindo beroperasi



1995

, Telkomsel beroperasi



1996

, Excelcomindo



2001

, GPRS diluncurkan oleh IM3



2004

, EDGE diluncurkan oleh Telkomsel

(18)

M S C

NMS

Base Station

Base Station Base Station

Base Station

B S C

2 MB/s

Location Register

(19)

GSM Features

• Subscriber Identity Module (SIM)

– SIM card berupa mikroprosesor dengan memory

– Ketika card dimasukkan ke pesawat telepon, jaringan melakukan pengecekan apakah pelanggan ybs boleh melakukan call, dan apakah card tsb tidak

dilaporkan hilang

– Beban penggunaan telepon dikenakan kepada pemilik card

• Short Message Service (SMS)

– Penerimaan pesan dalam bentuk karakter alphanumeric

• Mobile Data Transmission

– Data dapat ditransmisikan dengan kecepatan 9,6 Kbit/s melalui packet switched network

• Location Register

– Jaringan GSM memiliki dua database, yaitu Home Location Register (HLR) dan Visitor Location Register (VLR)

• HLR berisi informasi telepon mobil yang merupakan pelanggan dari MSC ybs • VLR berisi informasi telepon mobil dari MSC lain yang sedang roaming

• Cell Broadcast

– Pengiriman pesan ke semua telepon mobil yang berada di satu area

• Security

(20)

Time Division Multiple Access (TDMA)

• Dalam teknik transmisi digital memungkinkan beberapa percakapan menggunakan frekuensi yang sama

• Teknik transmisi digital tersebut dikenal dengan Time Division Multiple Access (TDMA) yang memungkinkan banyak vice channel dan control channel menggunakan frekuensi yang sama tanpa saling mengganggu • Setiap telepon mobil akan

mentransmisikan data burst

pada waktu yang berbeda-beda dengan frekuensi yang sama TDMA

Data Burst

TDMA Data Burst

(21)

International Roaming dengan GSM

• Dengan GSM roaming di seluruh Eropa dan negara-negara lain di dunia dilakukan secara otomatis

• Apabila seseorang yang sedang melakukan roaming internasional

mendapat panggilan dari telepon di negara salnya, beban percakapan untuk tarif lokal dibebankan kepada pihak yang memanggil, sedangkan tarif

internasional dibebankan kepada yang dipanggil

• Tromboning Effect

– Apabila dua telepon mobil yang sedang roaming internasional ke satu negara kemudian melakukan percakapan, maka akan terjadi dua kali tarif internasional

• Panggilan diroutekan ke negara asal, beban dikenakan kepada pemanggil

• Selanjutnya panggilan diroutekan ke negara di mana pihak yang dipanggil berada. Beban dikenakan kepada yang dipanggil

– Beban biaya percakapan menjadi mahal

• Optimal Call Routing

– MSC dilengkapi dengan software yang dapat mendeteksi bahwa pihak yang memanggil dan yang dipanggil sedang melakukan roaming dan berada pada jaringan negara yang sama

– MSC di mana kedua pihak berada dapat menghubungkan langsung tanpa diroutekan dulu ke negara asal kedua pihak

(22)

Personal Communication Network (PCN)

• PCN adalah sistem telepon bergerak yang beroperasi

pada frekuensi yang lebih tinggi (1800 dan 1900 MHz)

• Yang termasuk PCN antara lain

– DECT (Digital European Cordless Telephone) – GSM-1800

(23)

• DECT

– Digital cordless system

– Digunakan dalam area terbatas di dalam gedung, misalnya dalam satu kantor

– Populer digunakan pada implementasi cordless PBX dan Wireless Local Loop (WLL)

• GSM-1800

– Menggunakan standard yang sama dengan GSM-900, dengan perbedaan pada frekuensi yang digunakan pada BTS, yaitu 1800 MHz

– Karena frekuensi yang digunakan lebih tinggi, ukuran cell lebih kecil dibandingkan dengan GSM-900, tetapi mampu melayani jumlah pelanggan yang lebih banyak

– Populer digunakan di kota besar dengan kepadatan populasi yang tinggi

• GSM-1900

(24)

Penggunaan GSM-900 dan GSM-1800

GSM-900

– Australia – China – Fiji – Finland

– Hong Kong – Hungary – India – Indonesia – Iran – Oman – Portugal – Russia

– United Kingdom

GSM-1800

– Chile – China – France – Germany – Hong Kong – Malaysia – Singapore – Sweden – Switzerland – Thailand – Ukraine

(25)

FDMA

TDMA

CDMA

Power

Frequency

Time Code

(26)

Frequ

ency -₂ Frequ

ency -₃ Frequen_{cy - 1}

(27)

TS-2

TS-3 TS-1

The same carrier frequency

(28)

Frequency – 1 Code - 2 Frequency – 1 Code - 3 Frequency – 1 Code-1

(29)

• GSM(Global System for Mobile Communication) is the most widely adopted mobile standard in the world.

• GPRS(General Packet Radio Service) allows large amounts of data to be sent over mobile networks at speed 3 to 4 times greater than conventional GSM systems.

• EDGE(Enhanced Data Rates for Global Evolution) is a 3G technology that delivers

broadband-like data speed to mobile devices.

• WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) the world’s leading 3G technology

(30)



Fasilitas komunikasi data berkecepatan tinggi dan

akses internet via handphone,komputer atau PDA



Terbagi menjadi beberapa kelas yang menunjukan

kecepatan aksesnya



Perkembangan Teknologi

Type

Uplink

Downlink

GSM CSD 9.6 – 14 Kbps 9.6 – 14 Kbps

HSCSD 28 Kbps 28 Kbps

GPRS 14 Kbps 28 – 64 Kbps

(31)



Evolusi layanan komunikasi data dengan

kecepatan jauh lebih tinggi

> 5-6 kali dibanding GPRS

> 3-4 kali dibanding jalur kabel telepon

> 2 kali dibanding CDMA 2000 1X



Mampu memberikan layanan 3G

> High Quality audio Streaming

> Video Streaming

> Online Gamming

> High speed download

(32)



Upgrade GSM via GPRS atau EDGE



Diadopsi sebagai standar oleh ITU dibawah nama

IMT-2000 secara langsung meluas



Teknologi terbaik untuk menghandle jumlah tinggi

dari voice dan data traffic



Satu-satunya teknologi yang mendukung layanan

video telephony komersil



Kecepatan akses datanya dapat mencapai lebih

dari 10Mbps

(33)

Mobile Satellite System

 Komunikasi bergerak satelit umumnya menggunakan frekuensi 1Ghz – 30 GHz yang kita kenal dengan nama microwave.

 Keuntungan satelit dapat mengcover seluruh permukaan bumi.

 Satelit mobil pertama digunakan untuk hubungan pantai dengan kapal, karena dengan radio terestrial agak sulit akibat pergerakan kapal dalam pelayarannya. Sistem ini juga cocok untuk digunakan bagi penerbangan dan kendaraan bergerak.

 Konsorsium yang menyelenggakakan komunikasi satelit mobil adalah INMARSAT (International Maritime Satellite)

(34)

Satellite

Inmarsat Terminal

Vehicle

(35)

LEO dan MEO

Penggunaan satelit bagi komunikasi bergerak makin mengedepankan

kemudahan sejalan dengan perkembangan jaringan satelit global bagi sistem komunikasi mobil. LEO dan MEO digunakan untuk komunikasi tersebut.

Salah satu jaringan yang sudah dicanangkan namun secara operasional belum berjalan sempurna adalah IRIDIUM.

Jaringan ini terdiri dari 66 satelit yang bergerak mengelilingi bumi pada orbit rendah beada pada jarak kurang lebih 780 Km diangkasa. Satelit tersebut berfungsi sebagai Base Station yang bergerak dan sebagai switching, dan dapat menghubungkan seluruh permukaan bumi denagn perantaran ke 66 satelit tersebut. IRIDIUM menggunakan teknologi GSM.

Handset yang dugunakan relatif kecil dengan daya rendah, bisa berkomunikasi bagi pengguna yang beada baik di gurun, lautan maupun kutub.

Jenis lain jaringan satelit mobil adalah Global Star dapat digunakan untuk pengguna sistim komunikasi mobil di Australia dan Eropa.

(36)

(37)

Perkembangan Sistem

Telekomunikasi Bergerak

Perkembangan telepon bergerak : harga turun, tambah populer/ diminati orang dan layanan bertambah bukan saja suara tapi juga data, fax dan personal interactive video service. Generasi ke-3 dikenal dengan nama UMTS (Universal Mobile

Telecommunication Services) yang dapat memberikan akses

terhadap B-ISDN dan layanan multimedia.

Faktor yang dominan dalam perkembangan sistem mobil masa depan adalah Bandwidth dan Kapasitas. Frekuensi sangat

terbatas dan bandwidth ditentukan oleh frekuensi oleh karena itu digunakan Frequency Re-use. Disamping itu teknologi

selnyapun didesain sedemikian rupa agar memenuhi kebutuhan kapasitas dengan penggunaan Macrocells, Microcells dan

(38)

Dual Band dan Dual Standard Phones.

Dual Band

adalah sistem cellular yang menggunakan frekuensi 900 Mhz dan 1800 MHz.

Dual Standard

Adalah sistem yang menggunakan sistem GSM/TDMA dan CDMA.

 Generasi Pertama : yaitu sistem selular analog, mis. AMPS, NMT

 Generasi Kedua : yaitu sistem seluler digital mis. GSM, CDMA* (2G* dan 2.5G*)

 Generasi Ketiga* : Didefinisikan sebagai UMTS, FPLMTS (IMT- 2000)

 Generasi Keempat ?

(39)

PDC* GSM cdmaOne IS-95A HSCSD* GPRS* cdmaOne IS-95B

57.6 Kbps _{115 Kbps}

1998 1999 EDGE* 384 Kbps 2001 IMT-2000 ITU UMTS/ WCDMA* Cdma2000 * IS-95C 1X, 3X

DS FDD 2002

MC FDD 2002

Harmonized wideband CDMA standard

2000 64 Kbps

2G 2.5G 3G

Evolusi

(40)

Fitur dari sistem IMT-2000

1. Dapat bekerja dengan semua sistem komunikasi.

2. Didesain dengan derajat yang tinggi secara world wide 3. Kompatibel dengan fixed sistem

4. Tingkat kualitas dan integritas sama dengan fixed.

5. Penyediaan layanan dilakukan oleh lebih dari satu jaringan 6. Didukung oleh berbagai jenis terminal.

7. Penggunaan spektrum radio yang efisien.

8. Arsitektur yang bersifat terbuka memudahkan dalam pengembangan. 9. Sistem modular memudahkan untuk pertumbuhan.

10. Layanan tidak terbatas: indoor, outdoor, laut, atau di udara.

Universal Personal Telecommunication

Konsep ini domotori oleh ITU-T, layanan ini memungkinkan setiap individu dapat melakukan komunikasi dimana saja, kapan saja dengan perangkat apa saja menggunakan nomor UPT yang unik. Banyak sekali masalah yang