Wideband
Code Division Multiple Access merupakan teknik multiple access yang
berdasarkan spektral tersebar, dimana sinyal informasi disebar pada pita
frekuensi yang lebih besar daripada lebar pita sinyal aslinya (informasi).
Sistem WCDMA hanya memerlukan satu channel frekuensi radio untuk semua
pemakainya, masing-masing pemakai diberi kode yang membedakan antara pengguna
satu dengan yang lain. Skema metode akses yang digunakan untuk penyebaran
sinyal WCDMA adalah direct sequence dimana code sequence digunakan
secara langsung untuk memodulasi sinyal radio yang dipancarkan dengan
menggunakan sinyal penebar.
ARSITEKTUR JARINGAN WCDMA
Teknologi telekomunikasi wireless generasi
ketiga (3G) yaitu Universal Mobile Telecommunication System (UMTS). Universal
Mobile Telecommunication System merupakan suatu evolusi dari GSM, dimana interface
radionya adalah WCDMA, mampu melayani transmisi data dengan kecepatan
yang lebih tinggi, kecepatan data yang berbeda untuk aplikasi-aplikasi dengan
QoS yang berbeda. Berikut ini adalah gambar arsitektur jaringan UMTS, yaitu
terlihat pada gambar di bawah ini :
Dari gambar diatasa
terlihat bahwa arsitektur jaringan UMTS terdiri dari perangkat-perangkat yang
saling mendukung, yaitu sebagai berikut :
1. UE (User
Equipment)
User Equipment merupakan perangkat
yang digunakan oleh pelanggan untuk dapat memperoleh layanan komunikasi
bergerak. UE dilengkapi dengan smart card yang dikenal dengan nama
USIM (UMTS Subscriber Identity Module) yang berisi nomor identitas
pelanggan dan juga algoritma security untuk keamanan seperti authentication
algorithm dan algoritma enkripsi. Selain terdapat USIM, UE juga
dilengkapi dengan ME (Mobile Equipment) yang berfungsi sebagai
terminal radio yang digunakan untuk komunikasi lewat radio.
2. UTRAN (UMTS Terresterial Radio Access Network)
Di dalam UTRAN terdapat beberapa elemen jaringan
yang baru dibandingkan dengan teknologi 2G yang ada saat ini, di antaranya
adalah node B dan RNC (Radio Network Controller).
• RNC (Radio Network Controller)
RNC bertanggung jawab mengontrol radio resources pada
UTRAN yang membawahi beberapa Node B, menghubungkan CN (Core Network) dengan
user, dan merupakan tempat berakhirnya protokol RRC (Radio Resource
Control) yang mendefinisikan pesan dan prosedur antara mobile user dengan
UTRAN.
• Node B
Node B sama dengan Base
Station di dalam jaringan GSM. Node B merupakan perangkat pemancar dan
penerima yang memberikan pelayanan radio kepada UE. Fungsi utama node B
adalah melakukan proses pada layer 1 antara lain : channel coding,
interleaving, spreading, de-spreading, modulasi,
demodulasi dan
lain-lain. Node B juga melakukan
beberapa operasi RRM (Radio Resouce Management), seperti handover dan
power control
3. CN (Core Network)
Core Network berfungsi
sebagai switching pada jaringan UMTS, memanajeman jaringan serta
sebagai interface antara jaringan UMTS dengan jaringan yang lainnya.
Komponen Core Network UMTS terdiri dari :
MSC (Mobile Switching Center)
MSC didesain sebagai switching untuk layanan
berbasis circuit switch seperti video, video call.
• VLR (Visitor
Location Register)
VLR merupakan database
yang berisi informasi sementara mengenai pelanggan terutama mengenai lokasi
dari pelanggan pada cakupan area jaringan.
• HLR (Home Location
Register)
HLR merupakan database
yang berisi data-data pelanggan yang tetap. Data-data tersebut antara lain
berisi layanan pelanggan, service tambahan serta informasi mengenai
lokasi pelanggan yang paling akhir (Update Location)
• SGSN ( Serving GPRS Support Node)
SGSN merupakan gerbang
penghubung jaringan BSS/BTS ke jaringan GPRS. Fungsi SGSN adalah sebagai
berikut :
• Mengantarkan packet
data ke MS
• Update pelanggan ke HLR
• Registrasi pelanggan
baru
• GGSN ( Gateway GPRS
Support Node )
GGSN berfungsi sebagai gerbang
penghubung dari jaringan GPRS ke jaringan paket data standard (PDN). GGSN
berfungsi dalam menyediakan fasilitas internetworking dengan eksternal
packet-switch network dan dihubungkan dengan SGSN via Internet
Protokol (IP). GGSN akan berperan antarmuka logik bagi PDN, dimana GGSN
akan memancarkan dan menerima paket data dari SGSN atau PDN. Selain itu juga
terdapat beberapa interface baru, seperti : Uu, Iu, Iub, Iur. Antara
UE dan UTRAN terdapat interface Uu. Di dalam UTRAN terdapat interface
Iub yang menghubungkan Node B dan RNC, Interface Iur yang
menghubungkan antar RNC, sedangkan UTRAN dan CN dihubungkan oleh interface
Iu. Protokol pada interface Uu dan Iu dibagi menjadi dua sesuai
fungsinya, yaitu bagian control plane dan user plane . Bagian user
plane merupakan protocol yang mengimplementasikan layanan Radio Access
Bearer (RAB), misalnya membawa data user melalui Access Stratum
(AS). Sedangkan control plane berfungsi mengontrol RAB dan koneksi
antara mobile user dengan jaringan dari aspek : jenis layanan yang
diminta, pengontrolan sumber daya transmisi , handover , mekanisme
transfer Non Access Stratum (NAS) seperti Mobility Management (MM),
Connection Management (CM), Session Management (SM) ,dan
lain-lain.
KARAKTERISTIK SISTEM WCDMA
Salah satu karakteristik yang terpenting dari WCDMA
adalah kenyataan bahwa power merupakan resource yang dishare
secara bersama-sama. Hal ini menjadikan sistem WCDMA sangat fleksibel dalam
menyediakan paduan layanan dan layanan yang membutuhkan variable bit rate.
Radio Resource Management dilakukan dengan mengalokasikan power untuk
setiap user (call), dan untuk menjamin bahwa kualitas sinyal tidak
melampaui batas maksimum interference yang telah ditentukan. Tidak ada
alokasi kode maupun time slot yang dibutuhkan ketika terjadi perubahan
bit rate. Hal ini berarti bahwa alokasi physical channel tidak
terpengaruh pada saat terjadi perubahan bit rate. Sistem WCDMA tidak
membutuhkan perencanaan frekuensi, dikarenakan setiap cell menggunakan
frekuensi yang sama. Fleksibilitas dimiliki oleh system WCDMA, dikarenakan
sistem ini menggunakan kode OVSF (Orthogonal Variable Spreading Codes)
untuk channelization dari user yang berbeda. Kode ini memiliki
karakteristik dalam hal orthogonalitas antara users (layanan yang
berbeda dialokasikan untuk satu user) meskipun user tersebut
menggunakan bit rate yang berbeda. Sebuah physical resource dapat
membawa beberapa layanan dengan bit rate yang berbeda. Dengan
berubahnya bit rate, maka alokasi power untuk physical
resource tersebut juga akan berubah sehingga QoS dijamin pada setiap
komunikasi. Setiap radio frame memiliki periode sebesar 10 ms yang dibagi ke
dalam 15 slot, yang menggambarkan satu periode power control. Power
control yang digunakan didasarkan pada SIR (Signal to Interference
Ratio), dimana fast closed loop disesuaikan dengan SIR dan
perubahan SIR target dilakukan oleh outer loop.
HANDOVER
Handover merupakan
sekumpulan algoritma dan prosedur yang menjamin kelangsungan dari sebuah
komunikasi antara UE dan jaringan pada kondisi bergerak dan kondisi overload.
Pada kondisi bergerak, prosedur tersebut dibutuhkan untuk mempertahankan connection
baik dalam sesama sistem WCDMA pada frekuensi yang sama melalui intra
frequency handover, atau dengan frekuensi yang lain melalui inter frequency
handover, atau dengan sistem yang lain melalui Inter Radio Akses
Teknologi (IRATHO). Dengan adanya rake receiver pada kedua UE dan
RBS mengijinkan UE di sambungkan dengan lebih dari satu sektor pada dedicated
channel. Kondisi ini disebut Soft Handover atau Softer Handover jika
UE dihubungkan dengan sector yang berbeda pada site yang sama. Untuk
kondisi handover dalam WCDMA dengan frekuensi yang lain atau dengan
sistem yang lain (GSM) maka prosedur Hard Handover dilakukan. Terdapat
beberapa macam handover dalam sistem WCDMA antara lain :
a. Intra-system
Handover
Intra-system Handover terjadi dalam satu
sistem. Dapat dibagi menjadi intra frequency handover dan inter
frequency handover. Intra frequency handover terjadi antar sel
WCDMA dengan carrier yang sama, sedangkan inter frequency handover terjadi
antar sel WCDMA dengan carrier yang berbeda.
b. Inter-system
Handover
Inter-system Handover berlangsung antar sel
yang mempunyai dua Radio Access Technologies (RAT) berbeda atau Radio
Access Modes (RAM) berbeda. Kasus yang paling antara WCDMA dan GSM/EDGE
(IRATHO), selain itu karena sistem CDMA yang berbeda.
c. Soft / Softer
Handover
Soft handover adalah kondisi jika UE
dihubungkan dengan lebih dari satu sector pada site yang berbeda, dan softer
handover adalah kondisi ketika UE dihubungkan dengan lebih dari satu
sektor pada site yang sama. Jumlah user pada soft handover ditentukan
oleh coverage untuk tiap sektornya. Selama proses pemasangan antenna
dalam hal penentuan orientasi dan tilt sangat penting untuk
merencanakan seberapa besar daerah handover, dimana coverage tiap
sektornya saling beririsan dengan base station yang berbeda sesuai
dengan jenis layanan dan distribusi dari pelanggan.
POWER CONTROL
Power control pada sistem WCDMA
adalah untuk mengontrol daya pancar dari UE ke Node B. Level daya pancar akan
diatur sedemikian rupa sehingga interferensinya tidak terlalu besar. Tujuan
utama penggunaan power control pada WCDMA adalah untuk mendapatkan
kualitas komunikasi yang baik, mengurangi interferensi, dan memaksimalkan
kapasitas. Sistem komunikasi seluler CDMA menggunakan tipe power control di
bawah ini :
a. Reverse open-loop power control
b. Reverse close-loop power control
c. Reverse outerloop power control
d. Forward close-loop power control
Power control dalam sistem CDMA dibedakan atas reverse power control dan forward
power control. Power control reverse ditujukan untuk mengontrol
level daya pancar UE, sedangkan power control forward digunakan untuk
mengontrol level daya pancar Node B. Pada WCDMA menggunakan metode fast
power control khususnya pada arah reverse. Periode peng-update-an
power control user adalah 1500 kali setiap menit (1500KHz) yang lebih
cepat daripada perubahan pathloss user dan juga bahkan lebih cepat
dari perubahan kanal fast reyleigh fading. WCDMA menggunakan open
loop power control untuk initial daya pertama kali yang harus dipancarkan
oleh UE. Sedangkan selanjutnya, untuk arah reverse menggunakan fast
close loop power control. Pada metode ini Node B membandingkan SIR user yang
diterima dan dibandingkan dengan SIR target. Jika lebih besar maka akan
dikirim command untuk menurunkan daya transmit user, dan
sebaliknya. Metode closed loop power control ini akan mampu mengontrol
ketidakseimbangan daya reverse yang diterima oleh Node B, Sedangkan
pada arah forward menggunakan close loop power control.
Alasannya bagaimana agar user yang berada di sisi border sel
juga bisa mendapatkan sinyal dengan kualitas yang bagus, artinya memperkecil
efek other cell interference. Fungsi closed loop power control pada
arah forward juga member tambahan daya untuk menjaga Qos sinyal jika error
correcting code tidak bekerja dengan baik.
CELL RESELECTION
UE akan memilih cell yang cocok dan mode radio
akses berdasarkan pengukuran idle mode dan kriteria cell selection.
Pada saat
UE berada pada mode UMTS atau GSM, UE melakukan pengukuran pada radio
akses teknologi yang lain tergantung pada parameter yang diset oleh operator.
Parameter tersebut mendefinisikan :
• Nilai threshold pada
serving cell jika UE harus melakukan pengukuran pada cell inter radio
akses teknologi.
• Kualitas minimum yang
dibutuhkan untuk pemilihan sebuah cell pada radio akses teknologi yang lain.
WCDMA CODES
Dalam sistem WCDMA
digunakan dua macam operasi pada physical channel : channelization dimana
mentransformasikan setiap bit ke dalam jumlah chip SF (Spreading Factor),
sedangkan Scrambling Code digunakan untuk menebar sinyal informasi.
Pada operasi channelization, kode OVSF (Orthogonal Variabel
Spreading Factor) digunakan untuk menjaga keorthogonalan antara physical
channel dari sebuah hubungan walaupun dengan menggunakan laju yang
berbeda. Pada arah uplink setiap user memiliki Scrambling Code yang
unik dan dapat menggunakan semua kode yang terdapat pada code tree OVSF.
Scrambling Code sering juga dikaitkan dengan user dan kode channelization
dikaitkan dengan tipe dari layanan sesuai dengan bit rate yang
diberikan. Sedangkan pada arah downlink, Scrambling Code digunakan
untuk membedakan sektor yang berbeda dan kode channelization dikaitkan
dengan tipe layanan yang berbeda dan user.
SCRAMBLING CODE
Pada arah uplink terdapat
dua macam Scrambling Code yaitu long (gold code) dan short
scrambling codes, yang masing-masing berjumlah 224 buah. Scrambling Code ditentukan
oleh layer atas. Pada proses scrambling, urutan kode dari user yang
telah di-spreading dikalikan dengan kode pseudorandom. Pada
arah downlink, jumlah maksimum dari Scrambling Code (Gold
code dengan deret sepanjang 38400 chips) adalah 218 – 1, namun tidak semua kode
digunakan. Scrambling Code dibagi menjadi 512 set Primary Scrambling Code dan
15 Secondary Scrambling Code, sehingga total kode yang digunakan
adalah 8192. Setiap sektor dialokasikan hanya satu primary SC. Sebagai
konsekwensinya jumlah maksimum reuse Scrambling Code adalah 1 : 512.
Kode dibagi ke dalam 64 group yang berbeda dan jika neighbour dari
sektor lain dialokasikan kode dari group kode yang berbeda maka konsumsi power
dari UE akan berkurang, sehingga pada kenyataannya reuse kode akan
lebih kecil dari 1 : 64. Primary CCPCH selalu dikirimkan menggunakan Primary
Scrambling Code sementara physical channel yang lain dapat dikirimkan
dengan salah satu primary ataupun secondary SC digabungkan
dengan primary SC dari sebuah sektor.
CHANNELIZATION CODE
Spreading Code biasa juga disebut kode kanalisasi pada WCDMA. Sesuai standar 3GPP
untuk UMTS digunakan kode Orthogonal Variable Spreading Factor (OVSF).
Kode OVSF
mengijinkan SF yang berbeda untuk kode kanalisasi yang berbeda. Spreading
Factor adalah perbandingan antara bandwidth sinyal setelah dan
sebelum spreading.Kode OVSF mempunyai karakteristik unik yaitu adanya
orthogonalitas di antara kode, artinya suatu kode tidak akan menginterferensi
kode lainnya selama keduanya tersinkronisasi . Oleh karena itu, kode OVSF
biasanya digunakan untuk sistem yang transmisinya sinkron (downlink). Spreading
Factor mulai dari 1 sampai 256 untuk chip rate 3.840 Mcps. Pada
arah downlink jumlah maksimum dari OVSF kode penebar adalah 512. Semua
user pada sebuah sektor harus berbagi kode channelization yang
tersedia pada code tree OVSF, yang merupakan resource yang
sangat terbatas. Batasan dari jumlah kode downlink ditunjukkan dengan
layanan bit rate yang tinggi akan dialokasikan SF yang rendah.
Sebagaimana utilisasi dari sebuah kode menyebabkan tidak tersedianya sub tree
dari SF yang tinggi. Selain itu juga, user pada kondisi soft
handover menggunakan kode lebih banyak (satu kode untuk setiap layanan).
Terkadang penggunaan dari satu kode channelization per user berdampak
terhadap orthogonalitas dari penyediaan layanan yang berbeda pada sebuah
sektor. Pada kenyataannya, lingkungan yang berbeda dapat mengganggu
orthogonalitas, hal ini yang menyebabkan bahwa sistem lebih tergantung
terhadap interferensi yang terjadi. Kode OVSF yang sangat terbatas digunakan
kembali pada sel lain tetapi dengan Scrambling Code yang berbeda. Tiap
stage dari struktur kode OVSF mempunyai SF yang berbeda. Hal ini tidak
dapat menaikkan kapasitas hingga 100% untuk setiap kode yang digunakan karena
Scrambling Code memiliki sifat tidak orthogonal.
PILOT POLLUTION
Pilot Pollution merupakan kondisi
dimana jumlah dari active set yang menangani suatu UE lebih dari 3 dan
keseluruhan active set tersebut berada pada range 5dB atau sekitar 3dB
dari active set yang terbesar. Active set yang melebihi batasan
Max Active Set (3 active set) dapat mengganggu kualitas dari
suatu sinyal dan bertindak sebagai penginterferen. Dalam hal ini,
penginterferen dapat menurunkan performansi dari suatu sistem.
PILOT SET
Kanal pilot menjadi
acuan dalam penentuan hand-off. Pilot diidentifikasi oleh MS dan
dikategorikan menjadi:
a. Active
Set, adalah pilot yang dikirimkan oleh BS dimana MS
tersebut aktif. Banyaknya pilot yang termasuk pada kategori ini tergantung pada banyaknya
komponen rake receiver.
b. Candidate Set,
terdiri dari pilot yang tidak termasuk dalam active set. Pilot ini
harus diterima dengan baik untuk mengidentifikasi bahwa kanal traffik
forward link dapat didemodulasi dengan baik.
c. Neighbor Set, terdiri dari pilot
yang tidak termasuk pada dua kelompok sebelumnya, dan dipergunakan untuk
proses handover.
d. Remaining Set, terdiri dari
keseluruhan pilot dalam sistem kecuali yang terdapat pada active set, candidate
set, dan neighbor set.
RAB (RADIO ACCESS BEARER)
Suatu konsep baru yang diperkenalkan oleh UMTS
adalah RAB, yang mana merupakan gambaran dari kanal pengiriman antara
jaringan dan user. RAB dibagi menjadi radio bearer pada air
interface dan Iu bearer di radio network (UTRAN). Tujuan
RAB yaitu untuk menyediakan sebuah hubungan melalui UTRAN yang mendukung
layanan UMTS bearer. UTRAN dapat menyediakan RAB connection dengan
karakteristik yang berbeda agar supaya sesuai dengan kebutuhan untuk layanan
UMTS bearer yang berbeda. Berikut ini adalah gambaran RAB dalam end
to end service, yaitu dapat dilihat pada gambar di bawah ini :
Pengklasifikasian Radio Access Bearer adalah
sebagai berikut :
• Conversational
Hal ini
dikarakteristikkan dengan rendahnya delay, jitter (variasi delay),
dan error. Kebutuhan akan laju data dapat bervariasi, tetapi secara
umum bersifat simetris. Artinya, laju data dalam satu arah akan sama dengan
laju data pada arah yang lain. Suara dan data termasuk dalam kategori ini. Voice
yang sensitive terhadap delay yang tinggi tidak terlalu memerlukan
laju bit yang tinggi, sedangkan video conferencing yang memiliki
toleransi terhadap error yang rendah, memerlukan laju bit yang
tinggi.Contohnya : Voice, Video Telephony, Video Gaming dan Video
Conferencing
• Interactive
Interaktif trafik
dikarakteristikkan dengan toleransi yang rendah terhadap error, tetapi
memiliki toleransi terhadap delay yang lebih tinggi daripada layanan conversational.
Contohnya : Multimedia, Video on
Demand, Webcast dan Real Time video.
• Streaming
Layanan streaming mempunyai toleransi error
yang rendah, tetapi pada umumnya mempunyai toleransi yang tinggi terhadap
delay dan jitter. Hal ini dikarenakan adanya buffer data
pada penerima. Streaming audio, web browsing dan video termasuk
aplikasi streaming.
Background
Hal ini dikarakteristikkan dengan sangat kecilnya delay.
Contohnya adalah pengiriman SMS dan email dari server ke server.
Aplikasi background memerlukan pengiriman yang bebas error.
|
