Internet Protocol Radio Access Network for Future Network

Internet Protocol – Radio Access Network for Future Network

Rini Handayani

Politeknik Telkom Bandung rhy@politekniktelkom.ac.id

Abstrak

Dunia telekomunikasi hingga saat ini berkembang semakin pesat, baik dari sisi teknologi telekomunikasi maupun jumlah pelanggan layanan telekomunikasi (khususnya layanan komunikasi seluler). Akibatnya permintaan layanan komunikasi seluler baik dalam layananvoiceataupun layanan data juga mengalami peningkatan. Dengan demikian provider perlu meningkatkan performansi sistem yaitu salah satunya dengan memperluas jangkauan akses bagi pelanggan namun tidak mengorbankan kualitas dari layanan yang ditawarkan dan teknologi yang dikembangkan harus dapat diintegrasikan dengan teknologi sebelumnya. Jika sebelumnya koneksi jaringan access menuju edge hingga core didominasi oleh

Asynchronous Transfer Mode (ATM) bahkan sampai sekarang pun jaringan backhaul masih didominasikan Time Division Multiplexing (TDM). Dengan mengamati arah perkembangan jaringan telekomunikasi. Maka penulis mengajukan bahwa Internet Protocol Radio Access Network (IP-RAN) merupakan salah satu solusi untuk menjawab tantangan ini.Internet Protocol Radio Access Networktidak serta merta langsung diaplikasikan pada jaringan akan tetapi harus melalui proses migrasi mulai dari sisi

access,edgemaupuncoreyang bersifatseamless support,service scalable, danlow cost.

Kata kunci: Internet Protocol Radio Access Network, Asyncronous Transfer Mode, Time Division Multiplexing,seamless support,service scalable,voice

Abstract

Telecommunication world growing more rapidly nowadays. Both in term of telecommunications technology and the number of customers of telecommunication service (in particular mobile communication services). As a result, demand for mobile communication services both voice or data services also increased. Thus, providers need to improve the system performance. One of solutions by extending the reach of access to customers but does not ignore the quality of services offered and the technologies developed should be able to be integrated with previous technologies. If the previous access network connection to the edge until the core is dominated by the Asynchronous Transfer Mode (ATM) even now backhaul network still dominated by Time Division Multiplexing (TDM). By observing the direction of development of telecommunication networks. Thus the authors propose that the Internet Protocol Radio Access Network (IP-RAN) is one of solution to this challenge. Internet Protocol Radio Access Network not necessarily be directly applied to the network but must go through the migration process starts from the access, edge and core support that is seamless, scalable service, and low cost. Keywords: Internet Protocol Radio Access Network, Asyncronous Transfer Mode, Time Division Multiplexing, seamless support, service scalable, voice

1. Pendahuluan

Perkembangan dunia telekomunikasi sudah sedemikian pesat khususnya pada telekomunikasi bergerak. Akibatnya permintaan layanan komunikasi seluler baik dalam layanan voice ataupun layanan data cenderung meningkat. Bahkan peningkatan kependudukan kanal data dibandingkan dengan kanal voice terdapat perbedaan yang sangat signifikan[2]. Hal ini menunjukkan bahwa peningkatan jumlah pelanggan layanan seluler bergerak khususnya pada layanan data meningkat pesat di seluruh dunia. Ditambah lagi dengan meledaknya produk-produksmart phone di pasaran dunia menyebabkan provider harus meningkatkan bandwidth secara signifikan. Hal ini juga pemicu perang layanan antar operator sudah tidak dapat terelakkan lagi.

Jika dibandingkan dengan layanan data, penggunaan layanan voice cenderung tetap dari tahun ke tahun sehingga perancangan penetrasi jaringanAll-IP Basedparadigma pada jaringan akan sangat diperlukan mengingat permintaan layanan data yang terus meningkat.

2. Radio Access Network

Kebutuhan akan kapasitas pada sisi backhaul sangat dipengaruhi oleh kebutuhan pemenuhan permintaan layananbroadbandbergerak.

Gambar 1. Perbandingan Penggunaan Kanal Voice dan Data[2]

Gambar 2. Perkembangan Jumlah Pelanggan Fixed dan Mobile Wireless[2]

Radio Access Network terdiri dari beberapa komponen utama yang bertempatkan pada, [6]

BTS, yang memungkinkan tersedianya layanan komunikasi antara mobile user equipment dan mobile networkdengan menggunakanair interface.

BSC, fungsi utamanya untuk berkomunikasi dan mengendalikan beberapa BTS melalui Abis atau lub interface. Selain itu, BSC juga mengendalikanhand over yang terjadi akibat pergerakan mobile device antara cell site dan berkomunikasi dengan mobile core. BSC pada 2G dapat mengontrol sebanyak 50 BTS sementara BSC pada 3G dapat mengontrol 200 NodeB dan dapat mencapai 800 base station per BSC/RNC pada jaringan 2.5/3 G.

Mobile Core, dapat berupa PDSN atau

GGSN/SGSN yang bertindak sebagaigatewayuntuk jaringan data paket eksternal.

TABEL 1

KOMPONEN RADIO ACCESS NETWORK UNTUK BERBAGAI MOBILE TECHNOLOGY

MOBILE TECHNOLOGY GENERATION TYPE OF TECHNOLOGY RAN COMPONENT EXAMPLE OF ROLE Generation 2G GSM BTS BSC MSC

- communication between air interface and BSC - controls multiple BS - handles video calls and SMS

2.5G GPRS BTS SGSN

GGSN BSC + PCU

- communication between air interface and BSC - mobility Management, data delivery to and from mobile user devices.

- gateway to external data network - controls multiple BS and processes data packets

3G EVDO BTS

RNC PDSN

- communication between air interface and RNC - call processing and handoffs, communication with PDSN - gateway to external network

UTRAN NodeB RNC MSC

- performs functions similar to BTS - performs functions similar to BSC - handles voice calls and sms

toward 4G LTE eNodeB SGW (Serving Gateway) MME(Mobility Management Entity) PDN Gateway

- performs functions similar to BTS and radio resources management - routing and forwarding of user data, mobility anchoring - tracking idle user device, handoffs managements

- Gateway to external data network WiMax BS

ASN GW CSN GW

- DHCP, QoS policy enforcement, traffic classification - layer 2 traffic aggregation point ASN

- connectivity to the internet, external public, or private network

TABEL 2

MOBILE TECHNOLOGY DAN BASE STATION SUPPORT

Generation Technology Base Station Interface Base Station Support Backhaul Network Support 2 / 2.5 G GPRS/TDMA /CDMA Abis Channelized TDM PDH/SDH 3G (Rel 99)

UMTS Iub ATM ATM

3G / 4G EVDO, UMTS (Rel.5), WiMax, LTE

Iub/Abis Ethernet/IP IP/MPLS/Ethernet

Pada tabel diatas jelas disebutkan bahwa ATM masih digunakan pada jaringan 3G. Dan sampai sekarang pun jaringan backhaul masih didominasikan TDM, bisa saja dalam bentuk T1/E1 microwave atau high-capacity SDH/SONET.[2]

Solusi Wireless point to point sangat mendukung data rate lebih tinggi ketimbang jalur copperT1/E1, dan dengan sangat mudah mengatasi permasalahan biaya dan ketersediaan yang terbatas dari menggunakanfiber optic.

Gambar 3. Evolusi Kapasitas Mobile Backhaul

3. Konsep Packet Based Radio Access Network a. Circuit Emulation over Packet

Circuit Emulation over Packet merupakan tiruan dari link komunikasi fisik melalui jaringan paket.[1]

Gambar 4. Circuit Emulation over Packet

Gambar 5. Konsep Packet Based pada Access, Edge, dan Core[3]

Sehingga nantinya ATM/TDM link atau diistilahkan dengan “circuit nature” akan diganti semua menjadiAll-IP Baseddari sisiaccesshingga core network.

b. Pseudo-Wire Basics

Pseudo-wire merupakan mekanisme yang membawa elemen-elemen penting dari layanan yang lebih baik dari satu divais ke satu atau banyak divais melalui jaringan paketswitching. Dalam hal ini menggunakan jaringan IP atau MPLS sebagai mekanisme packet forwarding.[1]

Gambar 6. Pseudo-Wire Basics

(Sumber : Dasgupta, Santanu and Kasu Venkat. IP RAN. Cisco.2006)

Tipe Pseudo-wire yang digunakan pada transportRAN adalah,[1]

i. ATM pseudo-wire, digunakan pada 3G saja. Tidak efisien untuk penggunan sel tunggal namun hanya mengirim trafik saja ketika dibutuhkan. Penggunaannya dapat mengurangi overhead dengan dampak minimal terhadaplatency.

ii. TDM Pseudo-wire, digunakan pada 2G namun bisa juga digunakan pada 3G. Seperti TDMcircuitsungguhan,bandwidth akan terbuang sia-sia jika tidak diduduki secara maksimum.

Untuk jaringan 3G, ATMpseudo-wirememiliki kelebihan dibandingkan TDMpseudo-wire.

4. Perkembangan Radio Access Network

Pemanfaatan teknologi TDM circuit pada jaringan 2G untuk transport RAN.

Gambar 7. Arsitektur Radio Access Network pada 2G

Gambar 9. UMTS penambahan ATM RAN

Gambar 10. ATM Pseudowires pada RAN Core

Gambar 11. IP Backbone yang terkonvergensi

Guna memfasilitasi komunikasi data, perancanganRadio Access Network(RAN) generasi mendatang dibangun All-IP Based paradigm termasuk pada sisitransportdannetwork.

5. Tantangan dan Kesempatan Provider Saat ini

Untuk memudahkan proses migrasi menujuIP based, next generation mobile backhaul perlu didukung oleh hal-hal berikut ini:[6]

a. Seamless support Legacy System, dengan mengkonvergensi jaringan-jaringan yang sudah ada (2G dan 3G) menuju IP based transport. Dalam hal ini sangat penting untuk diadakan perawatan (maintenance) guna mendukung

jaringan existing dan proven transport sementara transisi terjadi.

b. Service scalability, dalam perkembangan mobile network, antara layanan dan kapasitas berjalan bersamaan. Dengan Ethernet Carrier yang dengan significant dapat mengurangi ketidakpastian migrasi.

c. Low cost per bit,voicedan data tidak memiliki ROI yang sama. Sehingga pendapatan yang rendah dari per bit data dunia secara tidak langsung mengharuskan operator mencari kapasitas yang lebih murah. Native Ethernet microwave dapat mendukung topologi ring ethernet sehingga dapat mendukung komunikasi data lebih baik tanpa mengorbankan kualitas dari sisi layananvoice. Untuk mendapatkan kondisi tersebut, opsi-opsi yang dapat dilakukan operator:

a. Convergence over ATM

Agregasi trafik 2G/3G dengan menggunakan link ATM tunggal tidak mudah untuk menjalankan multicast. Disertai dengan peningkatan persebaran jaringan 3G dibanding 2G. Menjadikan jaringan ini tidak cukup fleksibel terhadap trafik yang bersifat bursty sehingga banyaklinkyg tersambung sia-sia dan menyebabkan harga yang dibayarkan tiap mobile phoneakan sangat mahal.[1][4][5]

Gambar 12. Convergence over ATM[1]

b. Optimasi RAN dengan HSPA offload

Yang dilakukan pada optimasi RAN dengan HSPAoffloadadalah dengan menekan frameyang berulang.Offloaddata melalui DSL sementara layanan voice 2G dan 3G masih menggunakan T1/E1. Solusi ini masih bersifat sementara, karena pada teknik ini kualitasvoice dikorbankan

.

[1]

Gambar 13. Optimasi RAN dengan HSPA offload [1]

c. Microwave

Dalam implementasi microwave sangat memungkinkan untuk membangun jaringan point to multipoint link radio, alokasi bandwidth untuk NodeB dapat berdasarkan demand pelanggan, konsep node yang memudahkan implementasi end-to-end. Namun, kondisi geografi menghambat kemungkinan terjadinya line of sight. Belum lagi keterbatasan lisensi spektrum yang digunakan. Rendahnya biaya hanya sampai batas 16 E1, lebih dari itu biaya akan melonjak naik.

d. Ethernet Enable NodeB

Membuatoffloadingdata jadi lebih mudah, untuk trafik voice NodeB harus berasal dari PWE. Namun dalam berbagai kasus konektivitas berdasarkan ethernet tidak cukup reliableuntukend-to-end transport, dan bukan standard basicyang diperlukan [4].

e. IP/MPLS Based Transport

Menjanjikan jaringan paket yang kapasitasnya tinggi, menyatukan layanan tranport, dapat tersebar luas sehingga memungkinkan kemudahan untuk berkembang, QoS yang sudah terbukti. Hanya saja sinkronisasi clock pada jaringan paket merupakan masalah baru yang harus dipecahkan [4].

6. Kesimpulan

Untuk dapat membangun jaringan telekomunikasi yang terintegrasi dengan jaringan IP/MPLS, banyak tahapan yang harus dilakukan operator bekerjasama dengan provider. Salah satu hal yang harus menjadi perhatian lebih adalah ketika jaringan tersebut dilakukan migrasi. Seamless, Scalable, dan Low cost menjadi hal pertimbangan penting agar layanan yang dirasakan masyarakat tetap dalam kualitas prima, dapat dirasakan dimana saja dan kapan saja tentunya dengan harga kompetitif sehingga semua lapisan masyarakat dapat memanfaatkan layanan ini. Dengan demikian kebutuhan masyarakat akan komunikasi dan informasi dapat terpenuhi.

Daftar Pustaka

[1] Dasgupta, Santanu dan Kasu Venkat.,IP RAN. Cisco.2006. [2] Uhlin, Mats,Backhaul Evolution. Ericsson. 2009.

[3] Juniper Network Team,IP RAN.www.juniper.com. 2007. Diunduh tanggal 11 Mei 2011.

[4] Anonim, Ericsson Strategy and Technology Summit, London. September 2007

[5] Wisely, Dave.IP for 4G. John Wiley & Sons. 2009 [6] Anonim,Mobile Backhaul Reference Architecture, Juniper