PADA
UNIVERSAL MOBILE
TELECOMMUNICATIONS SYSTEM
(UMTS)
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma
Disusun oleh
CONSTANTINUS SUKRISTANTO
NIM : 025114050
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
VISUALIZATION FOR THE PROCEDURE
REALIZATION OF UNIVERSAL MOBILE
TELECOMMUNICATIONS SYSTEM (UMTS)
FINAL PROJECT
Presented as Partial Fulfillment of the Requirements To Obtain the Sarjana Teknik Degree
In Science and Technology
By
CONSTANTINUS SUKRISTANTO
Student ID Number: 025114050
ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2007
HALAMAN PERSEMBAHAN
DAN MOTTO HIDUP
Da la m ta wa m a sih a da ta ng is Da la m ta ng is m a sih a da ta wa
Te ta pla h ing a t pa da Tuha n
Me m b ua t sua tu pe rub a ha n m e m a ng b e ra t Na m un jika kita dia m kita pa sti a ka n ka la h Pe ng a la m a n a da la h pe la ja ra n untuk b e rpija k m e nuju
ke se m purna a n
Tugas Akhir ini Kupersembahkan untuk :
• Tuhan Yesus Kristus atas kesempatan, hidup, talenta, dan roh kudus yang selama ini mendampingi langkahku.
• Bapakku “Sugiharto” dan Ibuku “Yuliana Suminten” atas dukungan, semangat, doa, kasih sayang, dan pembelajaran hidup yang selama ini aku terima.
• Kakakku “Theresia Sukristini” dan “Cicilia Suhartini” atas dukungan, semangat, doa dan kasih sayang.
• Ponakanku “Silvia Kristianti Taliningtyas” atas keceriaan yang selalu mendampingi.
• Teman - temanku “Teknik Elektro 02”. Terimakasih atas semangat, dukungan, dan bantuan kalian
KATA PENGANTAR
Terimakasih kepada Tuhan YESUS atas rahmat, berkat, dan kasih karuniaNya yang dilimpahkan kepada penulis, sehingga perancangan dan penyusunan tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.
Perancangan dan penulisan tugas akhir ini bertujuan untuk memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana teknik, jurusan Teknik Elektro universitas Sanata Dharma.
Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis banyak mendapatkan bimbingan, saran dan masukan yang sangat bermanfaat. Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Damar Widjaja, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan, dan masukan sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Bapakku Sugiharto dan Ibuku Yuliana Suminten yang tidak pernah bosan memberikan dukungan, semangat, doa, kasih sayang, dan pembelajaran hidup.
3. Segenap dosen-dosen Teknik Elektro atas segala bantuan yang telah diberikan selama penulis menimba ilmu dibangku kuliah.
4. Kakakku Theresia Sukristini dan Cicilia Suhartini untuk dukungan, semangat, doa dan kasih sayang.
5. Ponakanku Silvia Kristianti Taliningtyas untuk keceriaan yang selalu mendampingi.
6. Mas Mardi, mas Broto, mas Suryo, mas Yusuf dan segenap karyawan Laboratorium Teknik Elektro yang telah banyak membantu.
7. Pak Djito dan segenap karyawan Sekretariat Teknik, atas bantuan dalam menyelesaikan urusan kampus selama ini.
8. Kelik, Dwi, Andre, Vita dan semua anak Teknik Elektro’02 “ untuk canda, tawa, kebersamaan dan semangatnya selama menimba ilmu dibangku kuliah.
9. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, terima kasih atas bantuan dan dukungan hingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih terdapat kekurangan dan jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala kritik dan saran yang membangun akan penyusun terima dengan senang hati.
Penyusun mengharapkan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak dan dapat dijadikan bahan kajian lebih lanjut.
Yogyakarta, Agustus 2007
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN JUDUL ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA... v
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP... vi
KATA PENGANTAR ... vii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xv
DAFTAR LAMPIRAN ... xxi
INTISARI ... xxii
ABSTRACT ... xxiii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Batasan Masalah ... 2
1.3. Tujuan Penulisan ... 3
1.4. Manfaat Penulisan ... 3
1.5. Metodologi Penulisan ... 3
1.6. Sistematika Penulisan ... 3
BAB II DASAR TEORI ... 5
2.1. Jaringan ... 5
2.2. Protokol ... 10
2.2.1 Control Plane ... 12
2.2.1.1 Physical Layer ... 13
2.2.1.2 Medium Access Control ... 14
2.2.1.3 Radio Link Control ... 17
2.2.1.4 Radio Resource Control ... 23
2.2.2 User Plane ... 25
2.2.2.1 Packet Data Convergence Protocol ... 25
2.2.2.2 Broadcast/Multicast Control ... 26
2.2.2.3 Protocol Data ... 27
2.3. Channel ... 28
2.3.1 Logical Channel ... 28
2.3.2 Transport Channel ... 29
2.3.3 Physical Channel ... 31
2.3.4 Shared Channel ... 35
2.3.5 Channel Mapping ... 35
2.4 Definisi Batasan Masalah ... 36
2.4.1 Prosedur Radio Resouce Control Connection ... 36
2.4.2 Prosedur Radio Bearer ... 37
2.4.3 Pemeliharaan Koneksi ... 38
2.4.4 Prosedur merupakan interakasi antara protocol radio
interface (antara UE dengan jaringan) ... 38
2.5 Idle Mode ... 39
2.5.1 Cell Selection and Reselection ... 44
2.5.1.1 Stored Cell Information ... 46
2.5.1.2 Initial Cell Selection ... 46
2.5.1.3 Camped Normally ... 47
2.5.1.4 Any Cell Selection ... 51
2.5.1.5 CampOn Any Cell ... 51
2.5.1.6 Proses Cell Selection di dalam RRC Connected Mode .. 52
2.6.1.7 Proses Cell Selection Evaluation Ketika Meninggalkan Connected Mode ... 52
2.5.2 PLMN Selection ... 52
2.5.3 Location Registration ... 56
2.5.3.1 Cell Update ... 57
2.5.3.2 URA Update ... 57
2.6 Connected Mode ... 57
2.6.1 Call Setup Start ... 61
2.6.2 Signalling Establishment ... 61
2.6.2.1 UE Originated Signalling Connection Establishment .... 61
2.6.2.2 Informasi Kemampuan UE ... 62
2.6.3 RRC Connection Re-establishment ... 62
2.6.4 Connection Management ... 63
2.6.5 Radio Bearer Establishment ... 63
2.6.5.1 Radio Bearer Establishment Dengan Pengaktifan Dedicated Physical Channel... 64
2.6.5.2 Radio Bearer Establishment DenganModifikasi Dedicated Physical Channel Asinkron ... 65
2.6.5.3 Radio Bearer Establishment Dengan Modifikasi Dedicated Physical Channel Sinkron ... 65
2.6.5.4 Radio Bearer Establishment Tanpa Dedicated Physical Channel ... 65
2.6.6 Ringing ... 66
2.6.7 Call Connected ... 66
2.6.8 Measurement ... 66
2.6.8.1 Traffic Volume Monitoring ... 67
2.6.8.2 Pelaporan Pengukuran Handover ... 67
2.6.9 Pengendalian Traffic Channel ... 68
2.6.9.1 Handover ... 68
2.6.9.2 Rekonfigurasi ... 70
2.6.10 Call Release ... 74
2.6.10.1 Radio Bearer Connection Release Dengan Modifikasi Dedicated Physical Channel... 74
2.6.10.2 RRC Connection Release ... 74
BAB III PERANCANGAN PROGRAM SIMULASI ... 76
3.1 Algoritma Perancangan ... 76
3.1.1 Algoritma Idle Mode ... 77
3.1.2 Algoritma Connected Mode ... 80
3.2 Diagram Alir Program ... 81
3.2.1 Menu Utama ... 81
3.2.2 Idle Mode ... 82
2.2.2.1 Proses Pemeriksaan Masukkan ... 82
2.2.2.2 Proses Menampilkan Prosedur Idle Mode ... 83
3.2.3 Connected Mode ... 91
2.2.3.1 Proses Pemeriksaan Masukkan ... 92
2.2.3.2 Proses Menampilkan Prosedur Connected Mode ... 95
3.2.4 File ... 111
3.2.5 Help ... 112
3.3 Layout Program ... 113
BAB IV PEMBAHASAN HASIL UJI COBA ... 116
4.1 Menu Utama ... 116
4.2 Idle Mode ... 118
4.3 Connected Mode ... 125
4.4 Komentar Umum ... 140
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 142
5.1 Kesimpulan ... 142
5.2 Saran ... 142
DAFTAR PUSTAKA ... 144
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Komponen dari jaringan ... 5
Gambar 2.2 Penggolongan prosedur ... 6
Gambar 2.3 SRNC (RNC1) yang juga berperan sebagai CRNC ... 8
Gambar 2.4 SRNC (RNC1) yang memerlukan bantuan DRNC sebagai CRNC (RNC2) ... 9
Gambar 2.5 SRNC (RNC1) yang memerlukan bantuan DRNC sebagai CRNC (RNC2) ... ... 9
Gambar 2.6 Protokol pada sistem UMTS ... 11
Gambar 2.7 Pengelompokkan protokol pada sistem UTRAN ... 11
Gambar 2.8 Arsitektur MAC UE ... 14
Gambar 2.9 Arsitektur MAC UTRAN... 14
Gambar 2.10 Model konfigurasi kesatuan pasangan dari transparent mode ... 18
Gambar 2.11 Model konfigurasi kesatuan pasangan unacknowledged mode tanpa penghindaran duplikasi dan pemesanan kembali ... 19
Gambar 2.12 Model konfigursi kesatuan pasangan unacknowledged mode dengan penghindaran duplikasi dan pemesanan kembali ... 19
Gambar 2.13 Model konfigurasi kesatuan pasangan unacknowledged mode... 20
Gambar 2.14 Serangkaian tumpukan protokol U-plane... 25
Gambar 2.15 Suatu model protokol PDCP ... 26
Gambar 2.16 Suatu model protokol BMC ... 27
Gambar 2.17 Channel mapping downlink... 36
Gambar 2.18 Channel mapping uplink... 36
Gambar 2.19 Proses di dalam UE pada idle mode... 39
Gambar 2.20 Diagram keadaan cell selection dan reselection pada idle mode ... 45
Gambar 2.21 Diagram keadaan PLMN selection (automatic mode) ... 54
Gambar 2.22 Diagram keadaan PLMN selection (manual mode) ... 55
Gambar 2.23 Diagram keadaan location registration ... 56
Gambar 2.24 Diagram mobile originating call ... 60
Gambar 2.25 Diagram prosedur pengendalian traffic channel... 69
Gambar 3.1 Algoritma perancangan program ... 76
Gambar 3.2 Algoritma utama pada idle mode... 77
Gambar 3.3 Algoritma posisi 1 pada idle mode... 78
Gambar 3.4 Algoritma posisi 2 pada idle mode... 79
Gambar 3.5 Algoritma posisi 3 pada idle mode... 80
Gambar 3.6 Algoritma connected mode... 80
Gambar 3.7 Diagram alir menu utama... 81
Gambar 3.8 Diagram alir pemeriksaan masukkan pada idle mode... 82
Gambar 3.9 Menampilkan prosedur pada idle mode... 83
Gambar 3.10 Diagram alir proses utama dalam idle mode... 84
Gambar 3.11 Proses_utama = 1 pada idle mode... 84
Gambar 3.12 Proses_utama = 2 pada idle mode... 85
Gambar 3.13 Proses_utama = 3 pada idle mode... 86
Gambar 3.14 Diagram alir fungsi pada idle mode... 87
Gambar 3.15 Diagram alir fungsi proses pada idle mode... 88
Gambar 3.16 Diagram alir fungsi pesan pada idle mode... 89
Gambar 3.16(Lanjutan) Diagram alir fungsi pesan pada idle mode... 90
Gambar 3.17 Diagram alir tunda pada idle mode... 91
Gambar 3.18 Diagram alir proses pemeriksaan masukan pada connected mode... 92
Gambar 3.19 Diagram alir radio bearer establishment pada connected mode... 93
Gambar 3.20 Diagram alir proses pengendalian traffic pada connected mode... 94
Gambar 3.21 Menampilkan prosedur pada connected mode... 95
Gambar 3.22 Diagram alir proses utama pada connected mode... 96
Gambar 3.22(Lanjutan) Diagram alir proses utama pada connected mode... 97
Gambar 3.22(Lanjutan) Diagram alir proses utama pada connected mode... 98
Gambar 3.22(Lanjutan) Diagram alir proses utama pada connected mode... 99
Gambar 3.23 Diagram alir fungsi pada connected mode... 100
Gambar 3.24 Diagram alir fungsi prosedur pada connected mode... 101
Gambar 3.24(Lanjutan) Diagram alir fungsi prosedur pada connected
mode... 102
Gambar 3.24(Lanjutan) Diagram alir fungsi prosedur pada connected mode... 103
Gambar 3.25 Diagram alir fungsi pesan pada connected mode... 104
Gambar 3.25(lanjutan) Diagram alir fungsi pesan pada connected mode. 105 Gambar 3.25(lanjutan) Diagram alir fungsi pesan pada connected mode. 106 Gambar 3.25(lanjutan) Diagram alir fungsi pesan pada connected mode. 107 Gambar 3.25(lanjutan) Diagram alir fungsi pesan pada connected mode. 108 Gambar 3.25(lanjutan) Diagram alir fungsi pesan pada connected mode. 109 Gambar 3.25(lanjutan) Diagram alir fungsi pesan pada connected mode. 110 Gambar 3.26 Diagram alir tunda pada connected mode... 111
Gambar 3.27 Diagram alir pada menu file... 112
Gambar 3.28 Diagram alir pada menu help... 112
Gambar 3.29 Layout menu utama... 113
Gambar 3.30 Layout idle mode... 114
Gambar 3.31 Layout Connected Mode ... 115
Gambar 4.1 Tampilan menu utama... 116
Gambar 4.2 Tampilan menu help untuk about program pada menu utama ... 117
Gambar 4.3 Tampilan menu help untuk how to use program pada menu utama ... 117
Gambar 4.4 Tampilan proses NAS saat melakukan PLMN selection .. 119
Gambar 4.5 Tampilan proses NAS UE memberitahu RRC UE tentang
hasil PLMN selection... 120 Gambar 4.6 Tampilan proses RRC UE mengendalikan PHY UE
untuk melakukan release terhadap TX dan RX ... 121 Gambar 4.7 Tampilan proses RRC UE mengendalikan PHY UE
untuk melakukan setup terhadap RX ... 122 Gambar 4.8 Tampilan proses PHY mencari sinkronisasi ... 123 Gambar 4.9 Tampilan proses PHY UE memberitahu RRC UE bahwa
PHY UE mendapatkan sinkronisasi terhadap suatu
frekuensi ... 124 Gambar 4.10 Sebagian dari serangkaian prosedur LR yang
ditampilkan ... 125 Gambar 4.11 Tampilan connected mode ... 125 Gambar 4.12 Tampilan pengguna memilih network accepted
checkbutton ... 128 Gambar 4.13 Tampilan pesan error ketika pengguna menentukan
bahwa UE terminated dalam keadaan on, tetapi
pengguna belum memilih RB establishment... 129 Gambar 4.14 Tampilan pengguna memilih close pada accept/close
button ... 130 Gambar 4.15 Tampilan pengguna memilih accept pada accept/close
button... 131
Gambar 4.16 Tampilan penguna ketika memilih jump program button,
dan memilih RB establishment ... 132 Gambar 4.17 Tampilan pengguna memilih jump program button, dan
memilih traffic control ... 133 Gambar 4.18 Tampilan proses NAS UEb memberitahu RRC UEb
bahwa layanan UEb memerlukan suatu koneksi... 134 Gambar 4.19 Tampilan proses RRC UEb memberikan data protokol
kepada RLC UEb ... 135 Gambar 4.20 Tampilan proses RLC UEb memberikan data protokol
kepada MAC UEb ... 136 Gambar 4.21 Tampilan proses MAC UEb memberikan data protokol
kepada MAC SRNC ... 137 Gambar 4.22 Tampilan proses MAC SRNC memberikan data protokol
kepada RLC SRNC ... 138 Gambar 4.23 Tampilan proses RLC SRNC memberikan data protokol
kepada RRC SRNC ... 139 Gambar 4.24 Sebagian dari serangkaian prosedur RRC connection
establishment yang ditampilkan ... 140 Gambar 4.25 Tampilan program argumen ... 141
DAFTAR LAMPIRAN
Diagram Prosedur ... L1 Listing Program ... L24
INTISARI
Agar sistem komunikiasi data menjadi mudah, cepat, dan efisien, suatu usaha untuk mengembangkan teknologi komunikasi data diperlukan. European Telecommunications Standards Institute (ETSI) dan Association of Radio Industries and Businesses (ARIB) menyepakati untuk menggunakan Wideband Code Devision Multiple Access (WCDMA) sebagai standar teknologi generasi ke tiga yang digunakan di Eropa. UMTS membedakan kanal untuk data dan kontrol, sehingga pingiriman data menjadi lebih cepat dan efisien. Untuk membantu mempelajari jaringan UMTS dengan teknologi WCDMA, khususnya prosedur interaksi antara protokol User Equipment (UE) dengan jaringan, maka dibuatlah suatu program simulasi untuk visualisasi prosedur pada UMTS.
Program simulasi untuk visualisasi prosedur pada UMTS dirancang menggunakan aplikasi program Delphi. Program simulasi ini mencakup prosedur pada idle mode dan connected mode.
Program simulasi ini dapat berjalan dengan baik. Simulasi pada idle mode, yang terdiri dari prosedur Public Land Mobile Network (PLMN) selection, cell selection, dan location registration, dapat bekerja dengan baik. Simulasi pada connected mode, yang terdiri dari prosedur Radio Resource Control (RRC) connection establishment, signalling connection establishment, connection management, Radio Bearer (RB) establishment, ranging, call connected, measurement, pengendalian traffic, dan call release, juga dapat bekerja dengan baik.
Kata kunci : jaringan UMTS, WCDMA, idle mode, dan connected mode
ABSTRACT
So that the system of data communication becomes easy, quick, and efficient, an effort to develop the data communication technology is needed. European Telecommunications Standards Institute (ETSI) and Association of Radio Industries and Businesses (ARIB) has determined Wideband Code Devision Multiple Access (WCDMA) for the third generation technology standard to use in Euro. UMTS differenciate data and control channel, so that data transmission rate becomes quicker and more efficient. To help learning the UMTS network with the WCDMA technology, especially the interaction procedure between User Equipment (UE) and network, a simulation program to the procedure of the UMTS has been developed.
The simulation program was design using Delphi application program. This simulation program visualize realization procedure of UMTS on idle mode and connected mode.
The simulation program can worked well. Idle mode simulation that is visualized the Public Land Mobile Network (PLMN) selection, cell selection, and location registration procedure, can work well. Connected mode simulation that is visualized the Radio Resource Control (RRC) connection establishment, signalling connection establishment, connection management, Radio Bearer (RB) establishment, ranging, call connected, measurement, traffic control, and call release procedure, can also work well.
Keyword : UMTS network, WCDMA, idle mode, and connected mode
I.
Latar Belakang
Perkembangan alat komunikasi pada saat ini sangat cepat. Sistem komunikasi bergerak generasi pertama adalah sistem analog antara lain; Nordic Mobile Telephone (NMT), Total Access Communications System (TACS), dan Advanced Mobile Phone Service (AMPS). Sistem komunikasi bergerak generasi kedua antara lain; Global System for Mobile (GSM) communication; Digital AMPS (D-AMPS); Code Devision Multiple Access (CDMA) IS-95; dan Personal Digital Cellular (PDC). Sedangkan sistem komunikasi bergerak generasi ketiga, standar diklasifikasikan berdasarkan teknologi yang digunakan; Wideband CDMA (WCDMA), Advanced TDMA, Hybrid CDMA/TDMA, dan Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) [1], [2], [3].
[3]. WCDMA merupakan teknologi Frequency Devition Duplec (FDD) yang menggunakan standar radio access pada Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) yaitu standar Universal Terrestrial Radio Access Network (UTRAN).
Di dalam sistem komunikasi bergerak terdapat serangkaian prosedur yang harus dilakukan untuk membentuk, memelihara dan melepaskan suatu koneksi. Prosedur-prosedur ini merupakan suatu bagian dari standar yang dibuat oleh para ilmuan dan pabrik telekomunikasi. Perkembangan teknologi WCDMA perlu dipahami, terutama oleh mahasiswa bidang telekomunikasi. Dengan alasan tersebut pada Tugas Akhir ini penulis akan membuat program visualisasi untuk realisasi prosedur pada UMTS yang mengunakan standar teknologi WCDMA.
II.
Batasan Masalah
Batasan masalah pada tugas akhir ini adalah sebagai berikut: A. Prosedur radio resource controlconnection;
B. Prosedur radio bearer; C. Pemeliharaan koneksi;
D. Prosedur merupakan interaksi antara protocol radio interface (antara UE dengan jaringan).
III.
Tujuan Penelitian
Membuat visualisasi untuk realisasi prosedur pada UMTS.
IV.
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini dapat digunakan sebagai referensi untuk keperluan studi atau pengembangan yang lainnya, misalnya untuk mempermudah proses pemberian materi dan pemahaman tentang pengiriman data UMTS pada mata kuliah komunikasi bergerak.
V.
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan yang dipergunakan dalam penyusunan laporan tugas akhir ini adalah:
BAB I . Pendahuluan
Bab ini berisi latar belakang penulisan, perumusan masalah, pembatasan masalah, tujuan penulisan, manfaat penelitian dan sistematika penulisan.
BAB II. Dasar teori
Bab ini berisi teori-teori yang mendasari visualisasi untuk realisasi prosedur pada UMTS
BAB III. Perancangan Program
BAB IV. Analisis Hasil dan Pembahasan
Bab ini berisi analisis hasil pengujian yang diperoleh dalam penelitian dan pembahasannya.
BAB V. Penutup
2.1.
Jaringan
Sistem UMTS memiliki tiga bagian konfigurasi penyusun yang komplek dan saling berkaitan, yaitu: User Equipment (UE), Radio Network Subsystem (RNS), dan Core Network (CN). UE merupakan perangkat yang dimiliki dan digunakan oleh pengguna untuk mendapatkan layanan. Perangkat ini langsung berhubungan dengan pengguna. Gambar 2.1 menunjukan komponen dari jaringan.
Gambar 2.1. Komponen dari jaringan [2].
mengendalikan alokasi dari sumber radio. RNC mengetahui keadaan sumber yang tersedia dan yang telah digunakan.
CN secara umum terdiri dari Master Switching Center (MSC), Visitor Location Register (VLR), Home Location Register (HLR), Equipment Identity Register (EIR) dan Authentication Center (AUC). MSC memiliki fungsi utama sebagai switching. HLR memiliki fungsi utama sebagai tempat registrasi yang menyimpan data tetap pengguna, seperti kategori Mobile Subscriber (MS). VLR memiliki fungsi utama sebagai tempat registrasi yang menyimpan data tidak tetap, seperti lokasi sel tempat UE berada. EIR memiliki fungsi utama sebagai tempat memeriksa apakah International Mobile Equipment Identities (IMEIs) bermasalah atau tidak. EIR memeriksa apakah IMEIs dari tergolong white list (tidak bermasalah), black list (perangkat dilaporkan sebagai hasil curian), dan grey list (perangkat memiliki permasalahan software). AUC berfungsi menyimpan informasi yang berhubungan dengan pembuktian, seperti authentication key pelanggan.
Pada idle mode, titik pandang prosedur yang akan didefinisikan adalah dari sisi UE. Prosedur di dalam UE dapat digolongkan menjadi dua keadaan utama yaitu idle mode dan connected mode seperti ditunjukkan pada Gambar 2.2.
Prosedur
Idle mode Connected mode
PLMN Selection
Cell Selection
Location Registrtion
UE Originated
UE Terminated
Idle mode merupakan suatu keadaan ketika UE tidak memiliki suatu koneksi / akses jaringan. Keadaan idle mode merupakan gabungan dari tiga proses yaitu Public Land Mobile Network (PLMN) selection, cell selection, dan LR. PLMN selection merupakan suatu proses ketika UE menentukan PLMN yang akan menyediakan layanan. Dalam memilih PLMN terdapat suatu pemprioritasan terhadap PLMN, prioritas tertinggi ditempati oleh Home PLMN (HPLMN). HPLMN merupakan lokasi tempat UE registrasi untuk berlangganan.
Cell selection merupakan suatu proses pemilihan sel paling baik sesuai dengan PLMN yang dipilih untuk mendapatkan akses jaringan. LR merupakan suatu proses ketika UE berusaha melakukan registrasi kepada PLMN yang dipilih melalui sel yang sesuai.
Connected mode merupakan keadaan ketika UE memiliki koneksi. UE akan meninggalkan idle mode menuju connected mode melalui dua cara, yaitu: UE originated dan UE terminated. UE originated merupakan keadaan ketika UE memasuki connected mode atas permintaan UE. Sedangkan UE terminated merupakan keadaan ketika UE memasuki keadaan connected mode atas permintaan jaringan.
menggunakan sel yang dikendalikannya untuk koneksi antara UTRAN dengan UE. Suatu CRNC dapat merupakan SRNC, atau CRNC yang berperan sebagai penghubung (relaying). Satu UE yang memiliki koneksi dengan UTRAN hanya memiliki satu SRNC, dan mungkin membutuhkan DRNC sebagai CRNC.
Gambar 2.3 menunjukan koneksi antara UTRAN dengan UE melalui satu SRNC (RNC1) yang juga berperan sebagai CRNC. Gambar 2.4 dan 2.5 menunjukan koneksi antara UTRAN dengan UE melalui suatu SRNC (RNC1) yang memerlukan bantuan DRNC sebagai CRNC (RNC2).
Gambar 2.4. SRNC (RNC1) yang memerlukan bantuan DRNC sebagai CRNC (RNC2) [2].
2.2.
Protokol
Protokol adalah aturan-aturan yang harus ditaati agar kedua belah pihak yang melakukan komunikasi dapat berkomunikasi dengan baik. Protokol radio interface di dalam sistem UTRAN dapat dipecah kedalam suatu model protokol tiga level lapisan (layer) menurut Open System Interconnections (OSI). Layer paling rendah (physical layer) pada radio interface adalah physical layer. Layer 2 (data link layer) terdiri dari Medium Access Control (MAC), Radio Link control (RLC), Broadcast Multicast Control (BMC) dan Packet Data Convergence Protocol (PDCP). Layer 3 (network layer) terdiri dari Radio Resource Control (RRC), NonAccess Stratum (NAS) [2], [3].
Protokol radio interface di dalam sistem UTRAN dapat juga dikelompokkan menurut kesatuan fungsinya. Secara horisontal sebagai Access Stratum (AS) dan NonAccess Stratum (NAS). Sedangkan secara vertikal sebagai user plane dan control plane.
AS merupakan kesatuan fungsional yang memasukkan protokol radio access antara UE dan UTRAN. Sedangkan NAS memasukkan protokol CN antara UE dan CN. UTRAN adalah transparan untuk NAS.
Control plane (C-plane) membawa data kontrol, informasi yang diperlukan oleh protocol tasks untuk menjalankan system. Sedangkan user plane (U-plane) membawa data yang dihasilkan oleh suatu aplikasi pengguna.
DC Nt G C
UTRAN
UE Core Network
Access Stratum (AS) Non-Access Stratum (NAS)
Radio (Uu) Iu DC N t GC DC N t
GC GC Nt D C GC N t D C GC N t DC
end AS entity end AS entity
Relay
Uu Stratum
(UuS) StratumIu
L2/L1 RRC
L2/L1 RRC
Gambar 2.6. Protokol pada sistem UMTS [14].
L3 co ntro l co ntro l co ntro l co ntro l Logical Channels T ransport Channels
C-plane signalling U-plane information
PH Y L2/M AC L1 RLC DC Nt GC L2/R LC M AC RLC RLC RLC RLC RLC RLC RLC Duplication avoidance UuS boundary
B M C L2/B M C
control
PD CP
PD CP L2/PDC P
DC Nt GC Radio B earers RRC
Di dalam suatu koneksi antara UE dan UTRAN, terdapat pembagian peranan protokol untuk control plane pada circuit switched. Setiap UE terdapat protokol yang berperan sebagai suatu kesatuan yaitu physical layer, MAC, RLC, RRC, dan NAS. Sedangkan pada komponen jaringan terdapat pembagian peranan protokol. NodeB memiliki lima lapis protokol yaitu: physical layer, MAC, RLC, RRC dan IU. RNC tiga lapisan protokol yaitu: physical layer, RRC dan IU. Sedangkan CN memiliki lapisan protokol yaitu: physical layer, IU, dan NAS.
Pembagian peranan protokol juga dilakukan pada data plane pada circuit switched. Pada sisi UE memiliki protokol physical layer, MAC, RLC PDCP dan BMC. Pada sisi NodeB hanya memiliki physical layer. Pada sisi RNC memiliki physical layer, IU, MAC, RLC, PDCP dan BMC. Sedangkan pada sisi CN memiliki lapisan physical layer, IUdan NAS [2].
2.2.1.
Control Plane
Penjelasan dari protokol dalam C-plane adalah sebagai berikut:
2.2.1.1.
Physical Layer
Physical layer merupakan lapisan paling rendah dalam protocol stack. Physical layer adalah penghubung langsung antara pengirim dan penerima dalam transmisi data. Fungsi dari physical layer adalah [2], [7]:
• Forward error correction (FEC) encoding/decoding dari transport channel;
• Melakukan pengukuran radio dan melaporkan hasil pengukuran kepada lapisan lebih tinggi;
• Macrodiversity distribution/combining dan melakukan tindakan soft handover;
• Mendeteksi error pada transport channel;
• Multiplexing dari transport channel dan demultiplexing dari codded composite transport channels (CCTrCHs);
• Penyesuaian kecepatan;
• Memetakan CCTrCHs pada physical channel;
• Modulasi, spreading/demodulasi, dan despreading dari physical channels;
• Sinkronisasi frekuensi dan waktu; • Pengendalian daya close-loop;
• Power weighting and combining dari physical channels;
2.2.1.2.
Medium Access Control
MAC berisi beberapa kasatuan fungsi berbeda seperti ditunjukkan pada Gambar 2.8 untuk MAC UE dan 2.9 untuk MAC UTRAN [2], [12].
Associated Downlink Signalling E-DCH M AC-d FACH RACH
DCCH DTCH DTCH
DCH DCH MAC Control
USCH ( TD D only ) CTCH BCCH CCCH SHCCH
( T DD only ) PCCH PCH M AC-hs HS-DSCH Associated Uplink Signalling Associated Downlink Signalling
M AC-es / M AC-e
Associated Uplink Signalling
M AC-m
M TCH M SCH M TCH M SCH M CCH
FACH
M AC-c/sh/m
FACH
USCH ( TD D only )
DSCH ( TDD only ) DSCH ( TDD only )
Gambar 2.8. Arsitektur MAC UE [12].
Gambar 2.9. Arsitektur MAC UTRAN [12].
Konfigurasi di dalam MAC dikendalikan oleh RRC. MAC mengetahui tentang bagaimana memanipulasi physical layer.
Macam-macam MAC adalah:
• MAC-b merupakan kesatuan MAC yang menangani transport channels berikut:
9 Broadcast Channel (BCH)
• MAC-c/sh/m, merupakan kesatuan MAC yang menangani transport channels berikut:
9 Paging Channel (PCH)
9 Forward Access Channel (FACH) 9 Random Access Channel (RACH)
• MAC-d merupakan kesatuan MAC yang menangani transport channels berikut:
9 Dedicated Transport Channel (DCH)
• MAC-hs merupakan kesatuan MAC yang menangani transport channels berikut:
9 High Speed Downlink Shared Channel (HS-DSCH)
• MAC-m merupakan kesatuan MAC yang menangani transport channels berikut:
9 Forward Access Channel (FACH).
• MAC-e/es merupakan kesatuan MAC yang menangani transport channels berikut:
Layanan MAC
Layanan yang dihasilkan MAC untuk lapisan diatasnya adalah: • Mengirimkan data;
• Mengalokasikan sumber radio dan parameter MAC; • Melaporkan hasil pengukuran kepada RRC.
Fungsi MAC
Fungsi dari MAC adalah:
• Memetakan antara logical channel dan transport channel;
• Memilih dari transport format yang tersedia untuk setiap transport channel menurut pada kecepatan sumber saat itu;
• Pemprioritasan penanganan aliran data dari satu UE ;
• Pemprioritasan penanganan antara UE dengan maksud dynamic scheduling;
• Pengenalan UE pada common transport channel;
• Multiplexing/demultiplexing PDUs lapisan lebih tinggi ke/dari transport block yang dikirimkan ke/dari physical layer pada common transport channel;
• Multiplexing/demultiplexing PDUs lapisan lebih tinggi ke/dari transport block set yang dikirimkan ke/dari physical layer pada dedicated transport channel;
• Memonitor volume traffic;
• Ciphering untuk transparent RLC;
• Pemilihan kelompok layanan akses untuk RACH dan CPCH;
• Fungsi Hybrid Automatic Repeat Request (HARQ) untuk transmisi HS-DSCH;
• Pengurutan pengiriman dan assembly/deassembly PDU lapisan lebih tinggi pada HS-DSCH.
2.2.1.3.
Radio Link Control
Satu tugas RLC berisi beberapa kesatuan fungsi berbeda. Untuk pembawa data (bearer) yang menggunakan layanan transparent mode atau layanan Unacknowladged Mode (UM), RLC memerlukan satu kesatuan pengirim dan penerima untuk setiap bearer. Untuk bearer yang menggunakan layanan Acknowledged Mode (AM), RLC memerlukan satu kesatuan pengirim dan penerima yang digabungkan untuk setiap bearer. Mode berbeda digunakan untuk tipe data berbeda.
Secara umum, RLC menangani pengiriman paket data (berisi data kontrol atau data pengguna) melalui air interface. RLC meyakinkan bahwa data yang dikirimkan melalui air interface dipaketkan ke dalam ukuran paket yang sesuai. RLC bertugas memelihara buffer retransmission, melakukan ciphering, dan merutekan paket data yang baru datang ke tujuan yang benar (RRC, BMC, PDCP, atau voice codec).
digunakan pada arah uplink. Transparent mode berarti bahwa RLC melakukan sangat sedikit proses terhadap data. Transparent mode berisi buffer pengirim dan penerima serta fungsi segmentation dan reassembly. Pada transparent mode tidak terjadi penambahan header kepada unit data. Gambar 2.10 menunjukkan model konfigurasi kesatuan pasangan dari transparent mode [2], [13].
Transmitting TM- RLC entity
Transmission buffer
Segmentation TM-SAP
CCCH/DCCH/DTCH/SHCCH – UE BCCH/PCCH/DCCH/DTCH – UTRAN
Receiving TM- RLC entity
Reception buffer Reassembly
TM-SAP Radio Interface (Uu)
CCCH/DCCH/DTCH/SHCCH – UTRAN BCCH/PCCH/DCCH/DTCH – UE
UE/UTRAN UTRAN/UE
Gambar 2.10. Model konfigurasi kesatuan pasangan dari transparent mode [13].
T r a n s m i t t i n g
U M R L C e n t i t y T r a n s m i s s i o n
b u f f e r
U M - S A P
R e c e i v i n g U M R L C e n t i t y
R e c e p t i o n b u f f e r
U M - S A P R a d i o I n t e r f a c e ( U u )
S e g m e n t a t i o n & C o n c a t e n a t i o n
C i p h e r i n g A d d R L C h e a d e r
R e a s s e m b l y
D e c i p h e r i n g R e m o v e R L C
h e a d e r
D C C H / D T C H – U E
C C C H / S H C C H / D C C H / D T C H / C T C H / M C C H / M S C H / M T C H – U T R A N
D C C H / D T C H – U T R A N
C C C H / S H C C H / D C C H / D T C H / C T C H / M C C H / M S C H / M T C H – U E
U E / U T R A N U T R A N / U E
Gambar 2.11.Model konfigurasi kesatuan pasangan unacknowledged mode tanpa
penghindaran duplikasi dan pemesanan kembali [13].
T r a n s m i t t i n g U M R L C e n t i t y
T r a n s m i s s i o n b u f f e r
U M - S A P
R e c e i v i n g U M R L C e n t i t y
U M - S A P R a d i o I n t e r f a c e ( U u )
S e g m e n t a t i o n & C o n c a t e n a t i o n
A d d R L C h e a d e r
R e c e p t i o n b u f f e r R e a s s e m b l y
R e m o v e R L C h e a d e r
M T C H - U T R A N M T C H - U E
U T R A N U E
D u p l i c a t e a v o i d a n c e a n d
r e o r d e r i n g
Gambar 2.12. Model konfigursi kesatuan pasangan unacknowledged mode
AM dapat digunakan untuk channel DCCH dan DTCH. Pada SDU RLC dilakukan segmented atau concatenated kedalam PDUs dengan panjang tertentu. Multiplexer (MUX) memilih PDUs dan menentukan kapan mereka dikirimkan kepada MAC. Gambar 2.13 menunjukkan model kesatuan pasangan dari AM.
Transmission buffer R etransmission buffer & management M UX
S et fields in P D U Header (e.g. set poll bits) & piggybacked S TATUS P D U
R LC C ontrol Unit
Re ce iv ed ac know le dge m ent s Acknowledgemen ts
D C C H/ D TC H*
AM -S AP
D C C H/ D TC H**
D C C H/ D TC H**
AM R LC entity
D emux/R outing
D C C H/ D TC H*
D C C H/ D TC H**
D C C H/ D TC H**
R eception buffer & R etransmission management
R eceivin g sid e
S egmentatio n/C oncaten ation
C iphering (only for AM D P D U) Add R LC header
R eassembly
D ecip hering R emove R LC header & E xtract
P iggybacked in fo rmation P iggybacked status
O ptional
T ra n sm ittin g sid e
UE /UTR AN
Gambar 2.13. Model konfigurasi kesatuan pasangan unacknowledged mode [13].
Keterangan: SAP = Service Access Point merupakan alamat yang digunakan
oleh layer data link pada terminal penerima untuk meneruskan data ke aplikasi
Layanan RLC Layanan RLC adalah:
• Transparent data transfer service 9 Segmentation dan reassembly; 9 Mengirimkan data pengguna; 9 Service Data Unit (SDU) discard.
• Unacknowladged data transfer sevice 9 Segmentation dan reassembly; 9 Concatenation;
9 Padding;
9 Mengirimkan data pengguna; 9 Ciphering;
9 Memeriksa nomor rangkaian data; 9 SDU discard;
9 Keluar dari serangkaian pengiriman SDU; 9 Penghindaran duplikasi dan pemesanan kembali.
• Acknowladged data transfer sevice 9 Segmentation dan reassembly; 9 Concatenation;
9 Padding;
9 Memeriksa error;
9 Konsekuensi pengiriman dari PDUs lapisan lebih tinggi; 9 Mendeteksi tiruan (duplicate);
9 Flow control;
9 Protokol pendeteksi dan perbaikan error; 9 Ciphering;
9 SDU discard.
• Memelihara Quality of Service (QoS) seperti ditentukan oleh lapisan diatasnya;
• Memberitahukan error yang tidak dapat diperbaiki.
Fungsi RLC Fungsi RLC adalah:
• Segmentation dan reassembly dari PDU lapisan lebih tinggi ke atau dari unit yang menghasilkan untung (payload) RLC menjadi unit yang berukuran lebih kecil;
• Concatenation (SDUs RLC mungkin dilakukan concatenation agar mereka memenuhi PUs RLC;
• Padding;
• Mengirimkan data pengguna; • Memeriksa error;
• Flow control;
• Memeriksa nomor rangkaian data; • Protokol pendeteksi dan perbaikan error; • Ciphering;
• SDU discard;
• Keluar dari serangkaian pengiriman SDU; • Penghindaran duplikasi dan pemesanan kembali.
2.2.1.4.
Radio Resource Control
RRC berfungsi mengendalikan konfigurasi dari lapisan dibawahnya dalam tumpukan lapisan protokol, dan RRC memiliki interface kendali dengan setiap lapisan dibawahnya (PDPC, BMC, RLC, MAC, dan physical layer).
Layanan RRC • General control
Ini merupakan suatu layanan informasi broadcast. Informasi dikirimkan dengan unacknowladged, dan ditujukan kepada semua UE di dalam suatu area tertentu.
• Notification
• Dedicated control
Layanan ini memasukkan pembentukan dan pelepasan koneksi serta pengiriman pesan menggunakan koneksi ini.
Fungsi RRC
• Menyampaikan informasi broadcast kepada NAS (CN); • Menyampaikan informasi broadcast kepada AS;
• Membentuk, memelihara dan melepaskan suatu RRC connection antara UE dan UTRAN;
• Membentuk, merekonfigurasi dan melepaskan radio bearers;
• Menugaskan, merekonfigurasi dan melepaskan radio resources untuk RRC connection;
• Fungsi RRC connection mobility; • Mengendalikan permintaan QoS;
• Mengendalikan dan melaporkan hasil pengukuran; • Mengendalikan daya dari luar loop;
• Mengendalikan ciphering; • Paging;
• Initial cell selection and cell re-selection; • Menentukan radio resources pada DCH uplink; • Perlindungan keutuhan pesan RRC;
2.2.2.
User Plane
Layer rendah dari U-plane adalah sama seperti pada C-plane (untuk MAC dan RLC). Packet Data Convergence Protocol (PDCP) dan Broadcast/Multicast Control (BMC) hanya ada di dalam U-plane. Semua AS U-plane dikendalikan oleh RRC. U-plane bertanggung jawab mengirimkan data pengguna, seperti suara atau data aplikasi. Semua management sumber dan signalling control dilakukan oleh C-plane. Gambar 2.14 menunjukkan serangkaian protokol U-plane.
Gambar 2.14. Serangkaian tumpukan protokol U-plane [2].
2.2.2.1.
Packet Data Convergence Protocol
Fungsi PDCP adalah:
• Menekan (compression) dan menjabarkan (decompression) header dari aliran data IP;
• Mengirimkan data pengguna;
• Memelihara serangkaian penomoran PDCP.
Gambar 2.15. Suatu model protokol PDCP [2].
2.2.2.2.
Broadcast/Multicast Control
Fungsi BMC adalah:
• Menyimpan pesan cell broadcast; • Memonitor jumlah traffic;
• Pengaturan (scheduling) pesan BMC; • Mengirimkan pesan BMC kepada UE;
• Menyampaikan pesan cell broadcast kepada layer lebih tinggi (NAS)
Gambar 2.16. Suatu model protokol BMC [2].
2.2.2.3.
Protokol Data
2.3.
Channel
Pada UMTS terdapat tiga konsep channel, yaitu: logical channel, transport channel, physical channel. Penjelasan dari setiap channel yang ada pada UMTS adalah sebagai berikut:
2.3.1.
Logical Channel
Logical channel menentukan tipe data apa yang akan dikirimkan dan layanan pengiriman data yang diberikan oleh layer MAC. Logical channel digunakan sebagai interface antara RLC dan MAC. Logical channel dapat dipecah ke dalam control channel dan traffic channel. Control channel dapat dibedakan menjadi common dan dedicated. Common channel merupakan suatu point-to-multipoin channel yang umum untuk semua pengguna di dalam suatu cell. Sedangkan dedicated channel merupakan suatu point-to-point channel yang hanya digunakan oleh satu pengguna. Control channel mengirimkan informasi C-plane, dan traffic channel mengirimkan informasi U-plane. Berikut merupakan diskripsi logical channel:
Logical control channel terdiri dari: • Broadcast Control Channel (BCCH)
Merupakan common channel pada arah downlink;
Mengirimkan informasi broadcast system dan cell-specific. • Pagging Control Channel (PCCH)
Merupakan downlink channel;
• Dedicated Control Channel (DCCH) Bidirectional point-to-point channel; Mengirimkan informasi dedicated control. • Common Control Channel (CCCH)
Bidirectional point-to-multipoint channel; Mengirimkan informasi control.
Logical traffic channel terdiri dari: • Dedicated Traffic Channel (DTCH)
Bidirectional point-to-point channel; Mengirimkan informasi pengguna. • Common Traffic Channel (CTCH)
Downlink point-to-multipoint channel;
Mengirimkan informasi penggunan terdedikasi untuk suatu kelompok pengguna.
2.3.2.
Transport Channel
Common control channel terdiri dari: • Broadcast Channel (BCH)
Merupakan downlink channel untuk mengirimkan informasi broadcast dan cell-specific.
• Paging Channel (PCH)
Merupakan downlink channel untuk mengirimkan pesan paging dan pemberitahuan;
Berhubungan dengan indikator paging pada Paging Indicator (PICH) physical channel.
• Random Access Channel (RACH)
Merupakan contention-based uplink channel;
Digunakan untuk initial access atau non-real-time dedicated control atau traffic data;
Dibatasi ukuran dasar data. • Common Packet Channel (CPCH)
Merupakan contention-based channel yang digunakan untuk mengirimkan bursty data traffic;
Merupakan channel uplink; • Forward Access Channel (FACH)
Suatu common downlink channel;
Mungkin membawa sejumlah kecil dari data pengguna. • Downlink Shared Channel (DSCH)
Digunakan untuk dedicated control atau traffic data; Berhubungan dengan suatu DCH (tidak berdiri sendiri).
Dedicated control channel terdiri dari: • Dedicated Channel (DCH)
Hanya untuk satu UE;
Salah satu uplink atau downlink.
2.3.3.
Physical channel
Physical channel menentukan karakteristik dari radio channel. Physical channel digunakan dibawah pysical layer di dalam radio interface. Berikut merupakan diskripsi physical channel :
Downlink
• Synchronization Channel (SCH) Digunakan untuk mencari sel;
Terdiri dari dua subchannel yaitu: primary dan secondary;
Dikirimkan hanya selama 256 chips pertama (yaitu, seper sepuluh) dari setiap timeslote.
• Common Pilot Channel (PICH) Kecepatan tetap 30 Kbps
Primary CPICH (P-PCICH) merupakan referensi phase untuk SCH, primary CCPCH, AICH, dan PICH, dan referensi default untuk downlink phisycal channel yang lain;
Secondary CPICH (S-PCICH) mungkin menjadi referensi untuk downlink DPCH, dan untuk PDSCH yang berhubungan. • Primary Common Control Physical Channel (P-CCPCH)
Kecepatan tetap 30 Kbps; Membawa BCH;
Tidak ditransmisikan selama 256 chips pertama dari setiap timeslote. • Secondary Common Control Physical Channel (S-CCPCH)
Kecepatan dapat berubah-ubah; Membawa FACH dan PCH;
FACH dan PCH dapat dipetakan ke dalam channel yang sama atau terpisah;
Ditransmisikan hanya ketika ada data yang tersedia. • Physical Downlink Shared Channel (PDSCH)
Membawa DSCH;
Berhubungan dengan DPCH downlink, yang membawa informasi control.
• Paging Indicator Channel (PICH)
• Acquisition Indicator Channel (AICH)
Membawa acquisition indicator (tanda untuk prosedur random access atau untuk menunjukkan bahwa UE telah mampu menerima suatu PRACCH).
• CPCH Access Preamble Acquisitionindikator Channel (AP-AICH) Membawa AP acquisition indicator dari CPCH yang berhubungan. •CPCH Status Indicator Channel (CSICH)
Membawa informasi status CPCH.
• CPCH Collision-Detection/Channel-Assigment Indicator Channel (CD/CA-ICH)
Membawa indicator CD hanya jika CA tidak aktif, atau keduanya indicator CD dan CA bersama jika CA aktif.
Catatan bahwa tiga channel sebelumnya (AP-AICH, CSICH dan CD/CA-ICH) mengendalikan channel untuk CPCH uplink. Jika fungsi CPCH tidak didukung oleh jaringan, maka channel ini tidak ada.
• High-Speed Physical Downlink Shared Channel (HS-PDSCH) Membawa HS-DSCH;
Dapat menggunakan modulasi QPSK atau 16 QAM; Suatu frame HS-PDSCH adalah 2ms, berisi 3 timeslots; Selalu menggunakan spreading factor 16;
• Shared Control Channel untuk HS-DSCH (HS-SCCH)
Membawa signaling downlink yang berhubungan dengan transmisi HS-DSCH;
Menunjukkan bahwa ada data untuk diterima pada HS-DSCH untuk UE yang bersangkutan;
Suatu channel dengan kecepatan tetap (SF=128, yaitu; 60 kbps); UE mungkin memiliki hingga 4 HS-SCCHs untuk dimonitor.
Downlink dan Uplink
• Dedicated Physical Data Channel (DPDCH) Membawa DCH;
Membawa data yang dihasilkan layer 2 dan dibawahnya. • Dedicated Physical Control Channel (DPCCH)
Membawa informasi kendali yang dihasilkan pada lapisan 1.
Catatan Ketika DPDCH dan DPCCH bersama menjadi suatu kesatuan yang dikenal sebagai dedicated physical channel.
Uplink
• Physical Random Access Channel (PRACH) Membawa RACH;
• Physical Common Packet Channel (PCPCH) Membawa CPCH;
Menggunakan teknik DSMA-CD dengan fast acquisition indication. • Uplink Dedicated Control Channel untuk HS-DSCH (HS-DPCCH)
Membawa informasi feedback HSDPA (indikasi acknowladgement HARQ dan kualitas channel);
Multiplexed dengan suatu DPCCH; Menggunakan SF = 256.
2.3.4.
Shared Channel
Tujuan dari adanya shared channel adalah untuk meningkatkan efisiensi kapasitas spektrum. Dengan adanya shared channel jaringan tidak selalu memberikan suatu dedicated channel kepada setiap pengguna. Di dalam mode FDD pada arah uplink, yang termasuk shared channel adalah common packet channel (CPCH). Dalam mengirimkan data CPCH harus digabungkan dengan channel tipe lain, yaitu dengan pasangan RACH/FACH. Pada arah downlink yang termasuk shared channel adalah DSCH.
2.3.5.
Channel Mapping
Gambar 2.17. Channel mapping downlink [2].
Gambar 2.18.Channel mapping uplink [2].
2.4.
Definisi Batasan Masalah
Batasan masalah pada proposal tugas akhir ini adalah: prosedur radio resource control, radio bearer, pengiriman data dan pemeliharan koneksi. Prosedur yang dibahas disini dikhususkan pada protokol lapisan access stratum.
2.4.1.
Prosedur Radio Resource Control Connection
pembentukan RRC connection (RRC connection establishment), rekonfigurasi, dan pelepasan RRC connection (RRC connection release).
Prosedur RRC connection establishment digunakan untuk membentuk koneksi antara RRC UE dengan RRC UTRAN. Prosedur RRC connection establishment selalu dilakukan atas permintaan dari UE. Pada prosedur RRC connection establishment, UE selain mengirimkan pesan permintaan pembentukan RRC connection request, UE juga mengirimkan informasi alasan mengapa UE meminta pembentukan RRC connection. Informasi alasan tersebut digunakan UTRAN untuk menentukan alokasi koneksi radio bearer (RB) kepada UE. RB yang dialokasikan mungkin common chennel atau dedicated channel. Setiap rekonfigurasi dari RRC connection merupakan suatu proses hard handover. Prosedur RRC connection release digunakan untuk melepaskan koneksi antara UE dengan UTRAN. Prosedur RRC connection release dilakukan ketika pengiriman data sudah selesai (UE menuju idle mode dari connected mode).
2.4.2.
Prosedur Radio Bearer
Radio barier connection merupakan konsep fisik dari suatu koneksi radio. Radio barier connection adalah suatu koneksi radio antara UE dengan UTRAN yang digunakan untuk mengirimkan data pengguna (user plane). Prosedur untuk radio bearer connection adalah: radio bearer establishment, pemeliharaan koneksi, dan radio bearer release.
RRC connection establishment, selanjutnya UTRAN akan meminta untuk menjalankan prosedur radio bearer establishment kepada UE. Prosedur pemeliharaan koneksi dapat dilakukan dengan berbagai bentuk rekonfigurasi maupun handover. Prosedur radio bearer release digunakan untuk melepaskan koneksi fisik radio antara UE dengan UTRAN. Prosedur radio bearer release tidak selalu mengakibatkan pelepasan koneksi RRC connection, karena dalam UTRAN konsep radio bearer dan radio connection merupakan dua konsep yang terpisah.
2.4.3.
Pemeliharaan Koneksi
Setelah melakukan prosedur RB establishment, maka pengiriman data telah dapat dilakukan melalui koneksi radio itu. Selama proses pengiriman data diperlukan suatu mekanisme untuk memelihara koneksi radio agar tidak terputus. Prosedur pemeliharaan koneksi dapat dilakukan dengan rekonfigurasi maupun handover.
2.4.4.
Prosedur merupakan interakasi antara
protocol radio
interface
(antara UE dengan jaringan)
2.5.
Idle Mode
Keadaan idle mode pada UE terdiri dari tiga proses yang saling berhubungan dan saling mempengaruhi, yaitu: PLMN selection, cell selection, dan LR. Hubungan antara proses PLMN selection, cell selection, dan LR ditunjukkan pada Gambar 2.19.
PLMN Selection
Location Registration
PLMNs available
PLMN selected Location
Registration response
Registration Area changes
Indication to user
Manual Mode Automatic mode
CM requests
NAS Control
Radio measurements
Cell Selection and Reselection
Gambar 2.19. Proses di dalam UE pada idle mode [4], [5].
(camped) di dalam sel tersebut dan berusaha melakukan LR. Jika usaha registrasi UE ditolak, maka UE akan mengulangi proses dengan menentukan PLMN yang lain, dan melakukan pencarian sel kembali yang sesuai. Proses ini akan terus berulang hingga usaha LR pada PLMN yang diinginkan diterima oleh jaringan. Setelah usaha LR diterima pada PLMN yang dipilih, proses akan dilanjutkan untuk mencari sel yang lebih baik untuk PLMN yang sama.
Tujuan dari singgah pada suatu sel di dalam idle mode adalah [4]:
a) Memungkinkan UE untuk menerima system information dari PLMN. b) Ketika telah diregistrasi dan jika UE berharap untuk melakukan akses
jaringan, maka UE dapat meminta akses jaringan pada control channel dari sel tempat ia melakukan LR.
c) Jika PLMN menerima suatu panggilan untuk UE yang telah registrasi, maka PLMN akan mengetahui registration area dari sel tempat UE singgah. PLMN kemudian dapat mengirimkan pesan “paging“ kepada UE melalui control channel pada semua sel di dalam registration area itu. Setelah UE menerima pesan “paging“, UE kemudian dapat menanggapi melalui control channel.
d) Memungkinkan UE untuk menerima layanan cell broadcast.
Tabel 2.1. Pembagian fungsi antara AS dan NAS pada idle mode [4].
Process Idle Mode
UE Non-Access Stratum UE Access Stratum
PLMN Selection
9 Memelihara daftar dari tipe PLMN yang diizinkan.
9 Memelihara daftar dari PLMN dalam orde prioritas. Memilih suatu PLMN menggunakan automatic mode atau manual mode dan meminta AS untuk memilih sel menurut pada PLMN ini. Untuk setiap PLMN, Radio Access Technology RAT(s) yang berhubungan mungkin diatur.
9 Menganalisa laporan dari PLMN yang tersedia dari AS untuk PLMN selection. 9 Memelihara suatu daftar
dari identitas equivalent PLMN.
9 Mencari PLMN yang tersedia.
9 Jika RAT(s) yang
berhubungan diatur untuk PLMN, mencari di dalam RAT(s) ini dan RAT(s) lain untuk PLMN itu.
9 Melakukan pengukuran untuk mendukung PLMN selection. 9 Sinkronisasi dengan suatu
broadcast channel untuk mengenali PLMN yang ditemukan.
9 Melaporkan PLMNs yang tersedia dengan tipe PLMN dan RAT yang berhubungan kepada NAS atas permintaan NAS atau secara otomatis. 9 Mematuhi tipe PLMN yang
Tabel 2.1. (Lanjutan) Pembagian fungsi antara AS dan NAS pada idle mode [4].
Process Idle Mode
UE Non-Access Stratum
UE Access Stratum
Cell Selection
9Mengendalikan cell selection, sebagai
contoh dengan menentukan RAT(s) yang berhubungan dengan PLMN yang
dipilih untuk digunakan pada cell
selection. NAS juga memelihara daftar dari forbidden registration areas (yaitu berisi informasi registration area yang memberikan pembatasan terhadap layanan untuk UE).
9Melakukan pengukuran yang
dibutuhkan untuk mendukung cell selection.
9Mendeteksi dan melakukan
sinkronisasi dengan suatu broadcast channel. Menerima dan menangani broadcast information. Menyampaikan system information NAS kepada NAS. 9Mencari suatu suitable cell (sel yang
merupakan HPLMN). Mengenali identitas PLMN di dalam system information. Memberikan tanggapan kepada NAS apakah sel demikian ditemukan atau tidak.
9Jika RATs yang berhubungan diatur untuk PLMN, melakukan pencarian di dalam RAT(s) ini dan RAT lain untuk PLMN itu.
Tabel 2.1. (Lanjutan) Pembagian fungsi antara AS dan NAS pada idle mode [4].
Process Idle Mode
UE Non-Access Stratum UE Access Stratum
Cell Reselection
9 Mengendalikan cell reselection, sebagai contoh memelihara daftar dari forbidden registration areas.
9 Memelihara suatu daftar identitas equivalent PLMN dan menghasilkan daftar untuk AS.
9 Memelihara suatu daftar dari forbiden LAs dan menghasilkan daftar untuk AS.
9 Melakukan measurements yang diperlukan untuk mendukung cell reselection. 9 Mendeteksi dan melakukan
sinkronisasi dengan suatu
broadcast channel.
Menerima dan menangani broadcast information. Menyampaikan system information NAS kepada NAS.
Tabel 2.1. (Lanjutan) Pembagian fungsi antara AS dan NAS pada idle mode [4].
Process Idle Mode
UE Non-Access Stratum UE Access Stratum
Location Registration
9 Melakukan registrasi bahwa UE aktif, segera setelah switch on. 9 Melakukan registrasi atas
kehadiran UE di dalam suatu registration area, secara reguler atau ketika memasuki registration area baru.
9 Memelihara daftar forbidden LAs.
9 Melakukan registrasi bahwa UE tidak aktif ketika UE shutting down.
9 Melaporkan informasi registration area kepada NAS.
2.5.1.
Cell Selection and Reselection
Initial Cell Selection Any Cell Selection USIM inserted Camped on any cell
go here whenever a new PLMN is
selected
1
cell information stored for the PLMN
Stored information
Cell Selection no suitable cell found
Cell Selection when leaving connected
mode
suitable cell found 2
suitable
cell found Camped normally
suitable cell found no suitable cell found leave idle mode return to idle mode Connected
mode Reselection Cell
Evaluation Process
suitable cell found trigger no suitable cell found 1 Cell Selection when leaving connected mode
no acceptable cell found
acceptable cell found
suitable
cell found 2
return to idle mode Connected mode (Emergency calls only) Cell Reselection Evaluation Process
acceptable cell found trigger
no acceptable cell found
go here when no USIM in the UE NAS indicates that
registration on selected PLMN is rejected (except with cause #14
or #15 [5][16])
acceptable cell found
leave idle mode
no cell information stored for the PLMN
no suitable cell found
Gambar 2.20. Diagram keadaan cell selection and reselection pada idle mode [4].
Penjelasan proses yang mungkin akan dilakukan dan keadaan yang akan
2.5.1.1.
Stored Cell Information
Pada saat UE switch on kembali, UE mungkin menyimpan informasi yang diperlukan untuk mempercepat proses cell selection. Informasi yang mungkin disimpan seperti informasi frekuensi carrier, dan kode yang digunakan terakhir.
UE akan melakukan prosedur ini, jika ada informasi yang disimpan tentang RF channel yang terakhir digunakan. Prosedur ini dilakukan untuk menemukan sel tempat UE singgah terakhir. Segera setelah UE menemukan sel tempat singgah terakhir, UE akan memilih sel itu untuk singgah. Jika sel tampat singgah terakir tidak ditemukan maka prosedur initial cell selection akan dilakukan [4].
2.5.1.2.
Initial Cell Selection
Prosedur initial cell selection tidak memerlukan pengetahuan tentang RF channel yang disimpan. UE akan mencari sel melalui semua RF channel di dalam band UTRA menurut kamampuannya, untuk menemukan suitable cell. Segera setelah UE menemukan suitable cell, UE akan memilih sel ini untuk singgah.
Sebagian dari prosedur ini dilakukan oleh physical layer. Prosedur ini dikendalikan oleh layer Radio Resource Control (RRC). Initial cell-selection dilakukan terhadap satu frekuensi carrier pada waktu tertentu sampai suitable cell ditemukan.
Proses yang dilakukan dalam initial cell selection adalah [4]: a) Mencari Primary Synchronization Channel (P-SCHs);
c) Mendapatkan sinkronisasi frame dari secondary synchronization channel (S-SCH) yang bersesuaian;
d) Mendapatkan primary scrambling code dari Code Page Indication Channel (CPICH) yang bersesuaian;
e) Membaca system information dari sel untuk memeriksa apakah merupakan suitable cell untuk singgah (yaitu: berisi kode PLMN yang benar dan apakah access untuk UE diizinkan).
2.5.1.3.
Camped Normally
Di dalam camped normally, UE akan melakukan tugas berikut [4]:
A. Memilih dan memonitor indikasi Page Indication Channel (PICH) dan Paging Channel (PCH) dari sel menurut informasi yang dikirimkan di dalam system information;
Proses ini dilakukan oleh physical layer UE dan dapat dibagi ke dalam tiga proses yaitu: memilih paging channel, memilih Secondary Common Control Physical Channel (S-CCPCH) yang membawa Forward Access Channel (FACH) ketika memasuki connected mode dan discontinous reception.
• Memilih paging channel (terminated call)
• Memilih S-CCPCH yang membawa FACH ketika memasuki connected mode
Ketika UE memasuki connected mode dari idle mode dengan mengirimkan suatu pesan RRC CONNECTION REQUEST, UE akan memilih S-CCPCH yang digunakan jaringan untuk mengirimkan pesan RRC CONNECTION SETUP melalui FACH.
•
Discontinous receptionUE mungkin menggunakan discontinous reception (DRX) di dalam idle mode untuk menghemat penggunaan daya. Ketika DRX digunakan, UE hanya perlu memonitor satu page indicator.
B. Memonitor system information yang berhubungan;
AS UE akan memonitor system information untuk kebutuhan cell reselection dan kemudian akan melaporkan hasilnya kepada AS UE.
C. Melakukan pengukuran yang diperlukan untuk prosedur cell reselection evaluation;
diberikan NAS UE berdasarkan hasil dari keputusan cell reselection evaluations. AS UE melakukan pengukuran terhadap [10]:
• Pengukuran dan analisa kriteria cellselection dari serving cell;
• Pengukuran dari intra-frequency cells;
• Pengukuran dari inter-frequency FDD cells;
• Pengukuran dari inter-frequency TDD cells;
• Pengukuran dari inter-RAT GSM cells;
D. Melakukan proses cell reselection evaluation
UE akan melakukan proses cell reselection evaluation jika: • Sel yang dipertimbangkan lebih baik ditemukan;
• Informasi pada BCCH meminta untuk dilakukan prosedur cell reselectionevaluation.
UE akan menganalisa kriteria cell re-selection untuk sel yang memiliki ketersediaan hasil pengukuran. UE akan melakukan cell reselection segera setelah UE menemukan suatu suitable cell yang dikelompokkan lebih baik. Pengelompokkan sel akan di buat menurut kriteria cell reselection.
1. Aturan pengukuran untuk cell re-selection
Aturan pengukuran dibedakan menjadi dua menurut apakah Herarchical Cell Selection (HCS) digunakan atau tidak. Informasi apakah HCS digunakan atau tidak diberikan oleh serving cell melalui system information broadcast.
2. Kriteria cell reselection
Kriteria cell re-selection berikut digunakan untuk intra-frequency cells, inter-frequency cells dan inter-RAT cells. Proses yang dilakukan disini adalah mengelompokkan sel dari hasil keputusan aturan pengukuran. Pengelompokkan sel dilakukan berdasarkan level kualitas sinyal yang diterima oleh physical layer. Pengelompokkan akan menentukan suatu sel sebagai sel yang memiliki level paling tinggi. UE akan memilih kembali sel baru, hanya jika kondisi berikut dipenuhi:
Sel baru yang di kelompokkan lebih baik dari pada serving cell ditemukan.
• Lebih dari 1detik berlalu semenjak UE singgah pada serving cell yang sekarang.
3. Pemeriksaan keterbatasan akses
E. Melakukan location registration
Proses LR dijelaskan lebih lanjut pada sub-bab 2.5.3.
2.5.1.4.
Any Cell Selection
UE di dalam keadaan any cell selection akan berusaha menemukan acceptable cell (sel yang bukan merupakan HPLMN) dari suatu PLMN sebagai tempat singgah dan masuk ke state camp on any cell. UE mencoba semua RATs yang didukung dan melakukan pencari
![Gambar 2.3. SRNC (RNC1) yang juga berperan sebagai CRNC [2].](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/1517941.2041142/31.595.119.508.335.726/gambar-srnc-rnc-yang-juga-berperan-sebagai-crnc.webp)
![Gambar 2.6. Protokol pada sistem UMTS [14].](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/1517941.2041142/34.595.121.502.370.710/gambar-protokol-pada-sistem-umts.webp)
![Tabel 2.1. (Lanjutan) Pembagian fungsi antara AS dan NAS pada idle mode [4].](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/1517941.2041142/67.595.114.511.138.530/tabel-lanjutan-pembagian-fungsi-as-nas-idle-mode.webp)
![Gambar 2.20. Diagram keadaan cell selection and reselection pada idle mode [4].](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/1517941.2041142/68.595.116.508.111.648/gambar-diagram-keadaan-cell-selection-reselection-pada-idle.webp)
![Gambar 2.21. Diagram keadaan PLMN selection (automatic mode) [5].](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/1517941.2041142/77.595.114.513.112.546/gambar-diagram-keadaan-plmn-selection-automatic-mode.webp)
![Gambar 2.22. Diagram keadaan PLMN selection (manual mode) [5].](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/1517941.2041142/78.595.114.511.227.707/gambar-diagram-keadaan-plmn-selection-manual-mode.webp)
![Gambar 2.24. Diagram mobile originating call [15].](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/1517941.2041142/83.595.127.507.164.730/gambar-diagram-mobile-originating-call.webp)