Generasi Baru pertelekomunikasian LTE ( 4G )

Pengenalan Evolusi LTE

R5, R6, R7, R8 ,R99 apa sih itu?
Mungkin kita sering mendengar teman-teman menyebutkan atau membaca di berbagai artikel telko tentang istilah tersebut, apakah masih ada teman-teman yang belum mengenalnya? baiklah saya pun mengakui kurang mengenalnya, jadi yuk kita bahas mengenai mereka.
R di depan itu adalah singkatan dari Release , sebelumnya mari lihat gambar berikut agar lebih jelas :

Gambar di atas menjelaskan tentang perkembangan sistem telekomunikasi di dunia dari tahun 80-90an sampai sekarang 2012. Kedatangan UMTS ditandai dan diperkenalkan oleh hadirnya R99 yang terus berevolusi, evolusi tersebut mempengaruhi air interface yang terkandung di dalam R5,R6,R7 dan R8. Release 5 dan 6 memperkenalkan High Speed Packet Access (HSPA) yaitu HSDPA(downlink) di R5 dan HSUPA atau Enhanced Uplink (EUL seperti yg pernah saya bahas sebelumnya) di R6. HSPA+ dikembangkan pada R7 lalu LTE mulai digambarkan pada spesifikasi R8. Perdebatan teknis tentang LTE ternyata sudah dimulai sejak tahun 2004, pada tahun 2005 bulan Juni maka 3GPP memfokuskan target spesifikasi LTE dengan report teknisnya TR.25.913 yaitu kecepatan data rate dapat mencapai 100 Mbps (downlink) dan 50 Mbps (uplink), bandwidth kanal hingga 20 MHz dan mendukung interworking dengan sistem existing 3G dan sistem lainnya yg belum dispesifikasi oleh 3GPP.
Pada Oktober 2006 akhirnya versi finalnya muncul dengan report TR 25.814 :

- Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) untuk uplink dan downlink
- Multi Channel Wideband Code Division Multiple Access (MC-WCDMA) yang menggabungkan 2 atau lebih kanal 5Mhz WCDMA untuk menyediakan peningkatan keseluruhan bandwidth downlink dan uplink
- Multi Channel Time Division Synchronized Code Division Multiple Access (MC-TD-SCDMA), multi kanal versi dari China Time Division Duplex standar uplink-downlink
- Single Carrier Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA), single carrier versi dari OFDMA yang ditujukan untuk uplink only

Summary-nya (kandidat E-UTRA) jadi sebagai berikut :
1. 100 Mbps downlink dan 50 Mbps uplink
2. Meningkatkan bit rate pada ujung cell
3. 2-4 kali efisiensi spectral yang lebih baik
4. Mengurangi latency radio access network
5. skala bandwidth hingga 20 MHz
6. Interworking dengan sistem 3G yang sudah ada

Teknologi Air Interface yang dipilih ada 2 finally yaitu OFDMA dan SC FDMA.
OFDMA dikembangkan untuk LTE downlink diharapkan mampu mencapai puncak data rate mendekati 360 Mbps di kanal 20 Mhz,  sedangkan SC FDMA dikembangkan untuk LTE uplink dan menggunakan single atau multiple 180 kHz kanal untuk mengirim hingga 86 Mbps.

System Telekomunikasi GSM

GSM

Global System for Mobile Communication (GSM)
Sejak 1980, sistem telepon seluler analog tumbuh sangat cepat di Eropa tidak hanya di Skandinavia dan Inggris tetapi juga di Prancis dan Jerman. Tiap negara mengembangkan sistemnya masing-masing sehingga tidak kompatibel satu sama lain baik pada perangkat maupun sistemnya. Situasi itu tidak menguntungkan karena tidak hanya perangkat yang beroperasi terbatas tetapi juga menjadikan pasar dari perangkat tersebut menjadi sangat terbatas.
Pada tahun 1982, Conferensi Europeenne des Postes et Telecominications (CEPT) membentuk kelompok studi yang dinamakan Groupe Special Mobile (GSM) untuk mempelajari dan mengembangkan sistem komunikasi publik di Eropa. Sistem tersebut harus memenuhi kriteria :
a. Memiliki kualitas suara yang baik.
b. Biaya pelayanan dan perangkat murah.
c. Mendukung untuk roaming internasional.
d. Mampu untuk mendukung terminal bergerak.
e. Mendukung untuk dilakukannya pengembangan pelayanan dan fasilitas.
f. Efisien dalam pemakaian spektrum frekuensi.
g. Kompatibel dengan ISDN.
Sistem GSM menggunakan prinsip penggunaan kembali frekuensi (frekuensi reuse), hal ini dapat membuat efisien pemakaian spektrum frekuensi. Pada tahun 1989, pertanggung jawaban GSM diberikan kepada European Telecomunication Standard Institute ( ETSI ), dan pada tahun 1990 fase 1 dari GSM dipublikasikan. Karena sifatnya yang mendunia, bersamaan dengan itu kepanjangan GSM kemudian berubah menjadi Global System for Mobile Communication. Layanan komersial dimulai pada pertengahan 1991, dan pada tahun 1993 terdapat 36 jaringan GSM di 22 negara. Meskipun distandarisasi di Eropa, GSM tidak hanya digunakan di Eropa. Lebih dari 200 jaringan GSM (termasuk DCS1800 dan PCS1900) dioperasikan di 110 negara di seluruh dunia.

2.2 Sistem Jaringan GSM
Jaringan GSM terbagi menjadi 4 sistem utama. Tiap sistem terdiri dari sejumlah unit fungsional dari jaringan komunikasi bergerak. Empat sistem tersebut adalah :
1. Switching System (SS)
2. Base Station System (BSS)
3. Operation Support System (OSS)
4. Mobile Station (MS)

2.2.1 Switching System (SS)
Switching System bertanggung jawab terhadap kinerja proses panggilan dan fungsi subscriber yang berhubungan. Termasuk unit-unit fungsional sebagai berikut :
1. Mobile Switching Center (MSC)
MSC berperan sebagai switching node dari PSTN dan ISDN, dan menyediakan semua fungsi yang dibutuhkan untuk melayani pelanggan seperti registrasi, authentication, locating updating, handovers, dan call routing subscriber.

2. Home Location Register (HLR)
HLR adalah jaringan database tersentral yang menyimpan dan mengatur semua mobile subscription yang dimiliki operator tertentu. HLR bekerja sebagai penyimpanan permanen untuk informasi subscription seseorang sampai subscription itu dibatalkan.

3. Visitor Location Register (VLR)
VLR mengandung informasi tentang semua mobile subscriber yang terletak dalam area pelayanan MSC. Oleh karena itu ada satu VLR untuk setiap MSC dalam jaringan. VLR menyimpan sementara informasi subscription sehingga MSC dapat melayani semua pengguna. Ketika pengguna melakukan panggilan, VLR sudah mempunyai informasi yang diminta untuk call setup.
4. Authentication Center (AUC)
AUC berfungsi untuk menentukan keaslian pengguna-pengguna dalam menggunakan sebuah jaringan. Dalam hal ini AUC digunakan untuk melindungi operator-operator jaringan dari pencurian. AUC adalah database yang terhubung ke HLR yang menyediakan parameter-parameter authentication dan ciphering keys untuk menjamin keamanan jaringan.

5. Equipment Identity Register (EIR)
EIR adalah database yang mengandung informasi resmi dari handset (handphone) di jaringan. EIR membantu untuk menghalangi panggilan dari pencurian atau tidak adanya perizinan resmi.

2.2.2 Base Station System (BSS)
Base Station System terdiri dari unit-unit :
1. Base Transceiver Station ( BTS )
2. Base Station Controller ( BSC )
Fungsi utama BSS adalah melakukan koneksi antara MS dan BTS melalui media radio interface. BSS juga mengendalikan sistem interface radio seluler dan link transmisi antara elemen-elemen di sub sistem BSS. Komponen-komponen yang berlainan supplier dapat saling berkomunikasi melalui bus interface.


1. Base Transceiver Station (BTS)
Pada base transceiver terdapat radio transceiver yang menentukan sel dan menangani radio link protocol dengan mobile station. Pada urban area yang luas sangat mungkin terdapat banyak BTS. Persyaratan BTS adalah reliability, minimum cost dan kuat. BTS berfungsi untuk :
a. Timing Broadcast Control Channel (BCCH) dan Common Control Channel (CCCH).
b. Meneruskan data pengukuran MS dan BTS ke BSC.
c. Mengawasi sinkronisasi antara MS dan BTS.
d. Mengendalikan channel coding dan decoding pada sisi radio.
e. Mengendalikan interleaving dan deinterleaving pada sisi radio.
f. Mengendalikan encryption dan decryption pada sisi radio.
g. Melakukan kinerja frekuensi hopping.
h. Mengendalikan Transmitter (Tx) RF.
i. Merupakan interface BSC ke MS.

2. Base Station Controller (BSC)
BSC menangani radio resource untuk satu atau lebih BTS. BSC menangani radio channel set up, frequency hopping, dan hand overs. BSC menghubungkan mobile phone dengan Mobile Service Switching Center (MSC) dan mengkonversikan 13 Kbps standar channel yang biasa digunakan pada Public Switched Telephone Network (PSTN) atau ISDN.

2.2.3 Operation Support System (OSS)
OSS digunakan untuk memantau dan memonitor jaringan GSM seperti alarm yang ada, statistik performansi, konfigurasi jaringan. Hal ini bertujuan untuk mempercepat proses optimalisasi dan penanggulangan gangguan.

2.2.4 Mobile Station (MS)
Mobile Station (MS) terdiri dari perangkat bergerak (terminal) dan sebuah smart card yang disebut Subscriber Identity Module (SIM). SIM menyediakan personal mobility sehingga pemakai tidak terikat dengan penggunaan satu terminal saja. Dengan memasukkan SIM ke dalam terminal GSM (handphone), pemakai dapat menerima panggilan, melakukan panggilan, dan memperoleh layanan yang lain seperti SMS, MMS serta GPRS.
Setiap terminal GSM memiliki sebuah kode unik dari International Mobile Equipment Identity (IMEI). SIM mengandung International Mobile Subscriber Identity (IMSI) yang berguna untuk mengidentifikasi pengguna kepada sistem, kunci rahasia untuk autentifikasi, dan informasi yang lain.

2.3 Absolute Radio Frequency Channel (ARFCN)
ARFCN atau RF carrier sebenarnya adalah sepasang frekuensi yang digunakan untuk transmit dan receive sehingga informasi dapat dikirim dalam 2 arah. Untuk GSM, sepasang frekuensi dipisahkan dengan jarak 45 MHz dan suatu ARFCN harus dialokasikan pada setiap sel di jaringan GSM.
International Telecommunication Union (ITU) yang mengelola alokasi spektrum radio internasional mengalokasikan frekuensi GSM900 yaitu, 890 – 915 MHz untuk frekuensi uplink (mobile station ke base station) dan frekuensi 935 – 960 MHz untuk frekuensi downlink (base station ke mobile station) untuk jaringan bergerak di Eropa. Daerah frekuensi GSM ini mempunyai 124 Absolute Radio Frequency Channel (ARFCN) dengan lebar bandwidth per kanalnya sebesar 200 KHz dan mempunyai 8 TDMA timeslot.
Secara teori tiap RF carrier dapat melayani 8 panggilan secara serempak, tetapi karena adanya pensinyalan jaringan maka dapat mengurangi jumlah 8 itu menjadi 6 atau 7 timeslot per RF carrier yang dapat digunakan untuk melayani panggilan secara serempak.