ANALISIS SIMULASI HANDOVER PADA JARINGAN
LTE ( LONG TERM EVOLUTION)
Diajukan dalam rangka memenuhi salah satu persyaratan
Untuk menyelesaikan program Strata-1 Jurusan Elektro Fakultas Teknik
Universitas Hasanuddin
Makassar
Oleh :
ETA SAIRA SAID
D411 10 101
ADRYANDA MALIK
D411 10 287
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2014
ABSTRAK
Tugas akhir ini membahas tentang analisis dan simulasi handover jaringan
LTE menggunakan software NS-3 (Network Simulator). Software NS-3
merupakan software open source dan menggunakan bahasa pemrograman C++
dan phyton. NS3 dapat mendukung konfigurasi jaringan LTE yang tersedia dalam
bentuk modul pada library. Handover merupakan suatu sistem yang menjamin
kontinuitas koneksi antar user. Di dalam LTE terdapat dua jenis handover yakni
S1 based handover dan X2 based handover. Tugas akhir ini khusus membahas X2
based handover tanpa perubahan S-GW. Simulasi ini menampilkan nilai
parameter jitter, delay dan throughput dari user yang bergerak. Nilai jitter, delay
dan throughput yang dihasilkan dari simulasi digunakan untuk membandingkan
kualitas layanan video streaming dan web browsing. Selain itu, tugas akhir ini
juga membahas analisa kualitas layanan LTE baik video streaming maupun web
browsing, dengan perubahan parameter seperti kecepatan user, jarak antar
eNodeB, bandwidth dan banyak user yang dilayani dalam satu waktu.
Hasil simulasi menunjukkan bahwa kualitas layanan web browsing lebih
baik dari video streaming sesuai dengan standar Tiphon, hasil rata-rata nilai
throughput untuk untuk layanan web browsing yaitu 12,3990 Mbps dengan delay
2,15e-06 s dan nilai jitter sebesar 4,55e-07 s. Sedangkan untuk layanan video
streaming didapatkan hasil rata-rata nilai throughput yaitu 6,684 Mbps dengan
delay 2,59e-06 dan nilai jitter 1,63e-06 s.
Kata kunci ; Handover, LTE, NS3, jitter, delay throughput, web browsing, video
streaming
KATA PENGANTAR
Assalamu Alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh
Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan
karunia-Nya sehingga penyusunan tugas akhir ini dapat terselesaikan.
Tugas akhir ini dibuat sebagai salah satu syarat yang harus dipenuhi dalam
menyelesaikan studi pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas
Hasanuddin, dengan judul “ANALISIS SIMULASI HANDOVER PADA JARINGAN
LTE (LONG TERM EVOLUTION)”.
Penulis sepenuhnya menyadari segala keterbatasan dan kekurangan dalam proses
penyelesaian Tugas Akhir ini dikarenakan keterbatasan penulis sebagai manusia biasa.
Oleh karena itu, dengan dengan penuh kerendahan hati penulis memohon maaf atas
segala kekurangan serta sangat mengharapkan saran dan kritik dari segala pihak demi
kesempurnaan Tugas Akhir ini.
Pada proses penyelesaian Tugas Akhir ini tidak mustahil ditemukan rintangan dan
hambatan, namun semua bisa teratasi berkat bantuan material maupun moril dari berbagai
pihak.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada pihak-pihak yang
telah banyak membantu dalam penyusunan Tugas Akhir ini dan berterimakasih yang
sebesar-besarnya pada:
1. Allah SWT atas segala anugerah dan pertolongan-Nya yang tak
terhingga. Ketika segala daya upaya telah dilakukan dan tiada hasil,
hanya Engkau satu-satunya bisa membantu. Tak lupa pula kepada
Nabi Muhammad SAW berserta para sahabat beliau suri tauladan bagi
seluruh umat manusia.
2. Kedua Orang Tua beserta Keluarga Penulis, atas segala doa yang tak
pernah putus, semangat yang tak pernah sirna dan harapan yang terus
terucap, pengorbanan dan kasih sayang yang tak pernah berakhir serta
jasa-jasanya yang tak pernah berhenti.
3. Bapak Dr. Ir. H. Andani Achmad, MT dan Ir. H. Gassing, MT selaku
Ketua dan Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Hasanuddin, atas segala dukungannya.
4. Bapak Dr. Ir. Zulfajri Basri Hasanuddin, M.Eng selaku Pembimbing I
dan Ibu Dr.Eng.Intan Sari Areni, ST, MT selaku Pembimbing II, atas
segala bimbingan, bantuan, arahan dan waktu yang diberikan selama
proses persiapan dan penyelesaian Tugas Akhir ini.
5. Segenap Staf Dosen, Staf Jurusan Teknik Elektro, dan Staf Fakultas
Teknik Universitas Hasanuddin, atas segala ilmu pengetahuan dan
bantuan-bantuan yang telah diberikan selama kami berada di sini.
6. DetektorX, atas segala dorongan semangat, canda tawa, kebersamaan
dan kenangan yang tak akan pernah kami lupa.
7. Senior-senior Elektro UH yang tidak pernah pelit membagi ilmu dan
pengalaman.
8. Rekan-rekan Asisten Laboratorium Listrik Dasar keluarga kecil kami
di kampus.
9. Dan seluruh pihak yang tidak sempat kami sebutkan satu persatu yang
telah membantu baik berupa bantuan moril maupun materil.
Penulis berharap mudah-mudahan Allah SWT membalas segala bantuan
yang diberikan dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Wassalamu Alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh
Makassar, 21 Agustus 2014
Penulis
DAFTAR ISI
ABSTRAK ................................................................................................................. i
KATA PENGANTAR ............................................................................................... ii
DAFTAR ISI.............................................................................................................. vi
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................. ix
DAFTAR TABEL ..................................................................................................... x
DAFTAR SINGKATAN ........................................................................................... xi
BAB I PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang ................................................................................ I-1
I.2. Rumusan Masalah ........................................................................... I-3
I.3. Tujuan Penelitian ............................................................................ I-3
I.4. Batasan Masalah ............................................................................. I-3
I.5. Metodologi Penelitian ..................................................................... I-4
I.6. Sistematika Penulisan ..................................................................... I-4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II.1. Teori Dan Konsep Long Term Evolution ....................................... II-1
II.1.1 Perkembangan Teknologi Jaringan Seluler ..................................... II-1
II.1.2 Long Term Evolution ...................................................................... II-2
II.1.3 Spesifikasi dan standard LTE ......................................................... II-6
II.1.4 Arsitektur Jaringan LTE ................................................................. II-7
II.1.5 Aspek Interface Radio LTE ............................................................ II-9
II.1.5.1 Teknik Akses ............................................................................... II-9
II.1.5.2 Mode Akses Radio ...................................................................... II-10
II.1.5.3 Konfigurasi Antena Pada LTE .................................................... II-12
II.1.5.3.1 Single Input Multiple Output (SIMO) ....................................... II-12
II.1.5.3.2 Multiple Input Single Output (MISO) ....................................... II-12
II.1.5.3.3 Multiple Input Multiple Output (MIMO) .................................. II-13
II.1.6 Jenis layanan-layanan pada LTE .................................................... II-15
II.1.7 Data Rate LTE .............................................................................. II-1
II.1.8 Quality of Service (QoS) LTE ....................................................... II-19
II.1.8.1 Throughput ................................................................................. II-19
II.1.8.2 Delay ........................................................................................... II-19
II.1.8.3 Jitter ............................................................................................ II-21
II.2 Konsep Dasar Handover pada Jaringan LTE ..................................... II-22
II.2.1 Dasar-dasar Handover .................................................................... II-22
II.2.2 Handover di LTE ........................................................................... II-22
II.2.2.1 Algoritma Handover LTE Intra SGW ........................................ II-22
II.2.2.2 S1 based handover ...................................................................... II-22
II.2.2.3 X2 based handover ...................................................................... II-24
II.3. NS 3 (Network Simulator) ................................................................. II-28
BAB III METODOLOGI DAN PERANNCANGAN SIMULASI LTE
III.1 Hardware dan Software yang digunakan .......................................... III-1
III.1.1 Hardware yang digunakan ............................................................. III-1
III.1.1 Software yang digunakan ............................................................... III-1
III.2 Tahap-tahap simulasi ...................................................................... III-2
III.3 Parameter-parameter simulasi ........................................................... III-2
III.4 Diagram Alir Simulasi ................................................................... III-4
III.5 Perancangan Simulasi .................................................................... III-5
III.5.1Perancangan Simulasi Skenario 1 .................................................. III-16
III.5.2Perancangan Simulasi Skenario 2 .................................................. III-17
III.5.3Perancangan Simulasi Skenario 3 .................................................. III-18
III.5.4Perancangan Simulasi Skenario 4 .................................................. III-19
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
IV.1. Hasil dan Analisis Simulasi ............................................................ IV-2
IV.1. 1Hasil dan Analisis Simulasi Skenario 1 ........................................ IV-2
IV.1.1.1Hasil dan Analisis Simulasi Throughput UE1 ............................. IV-2
IV.1.1.2Hasil dan Analisis Simulasi Jitter UE1 ....................................... IV-3
IV.1.1.3Hasil dan Analisis Simulasi Delay UE1 ...................................... IV-4
IV.2.2Hasil dan Analisis Simulasi Skenario 2 .......................................... IV-5
IV.2.2.1Hasil dan Analisis Simulasi Throughput UE1 ............................. IV-5
IV.2.2.2Hasil dan Analisis Simulasi Jitter UE1 ....................................... IV-7
IV.2.2.3Hasil dan Analisis Simulasi Delay UE1 ...................................... IV-8
IV.2.3Hasil dan Analisis Simulasi Skenario 3 .......................................... IV-8
IV.2.3.1Hasil dan Analisis Simulasi Throughput UE1 ............................ IV-9
IV.2.3.2Hasil dan Analisis Simulasi Jitter UE1 ...................................... IV-10
IV.2.3.2Hasil dan Analisis Simulasi Delay UE1 ..................................... IV-11
IV.2.4Hasil dan Analisis Simulasi Skenario 4 .......................................... IV-11
IV.2.4.1Hasil dan Analisis Simulasi Throughput UE1 ............................. IV-12
IV.2.4.2Hasil dan Analisis Simulasi Jitter UE1 ....................................... IV-14
IV.2.4.3Hasil dan Analisis Simulasi Delay UE1 ...................................... IV-15
IV.2. Perbandingan bandwidth pada layanan video streaming
handover LTE ................................................................................. IV-16
IV.2.1Perbandingan skenario 1 dan skenario 2 ......................................... IV-16
IV.2.2Perbandingan kualitas layanan handover ........................................ IV-17
IV.2.3Perbandingan kualitas layanan video streaming terhadap jarak
dan kecepatan user yang berubah .................................................. IV-18
BAB V PENUTUP
V.1. Kesimpulan ..................................................................................... V-1
V.2. Saran ............................................................................................... V-2
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1. Evolved Packet Core....................................................................... II-5
Gambar II.2. Arsitektur jaringan LTE .................................................................. II-8
Gambar II.3. Arah transmisi downlink dan uplink ............................................... II-9
Gambar II.4. FDD dan TDD pada LTE ............................................................... II-11
Gambar II.5. Konfigurasi SIMO ........................................................................ II-13
Gambar II.6. Konfigurasi MISO ........................................................................ II-13
Gambar II.7. Konfigurasi MIMO ....................................................................... II-14
Gambar II.8. E-UTRA states and inter-RAT mobility procedures ..................... II-23
Gambar II.9. Algoritma handover LTE Intra SGW ............................................. II-25
Gambar II.9. S1 interface handover ..................................................................... II-26
Gambar II.10. X2 X2 Handover : (a) tanpa perubahan S-GW dan
(b) perubahan S-GW .............................................................................. II-24
Gambar III.1. Hardware yang digunakan .............................................................. III-1
Gambar III.2. Diagram alir dari simulasi handover pada jaringan LTE ................ III-4
Gambar III.3. Perancangan simulasi skenario 1 dan skenario 2 ............................ III-25
Gambar III.5. Perancangan simulasi skenario 3 .................................................... III-26
Gambar III.6. Perancangan simulasi skenario 4 .................................................... III-27
Gambar IV.1. Throughput UE1 pada skenario 1 ................................................... IV-2
Gambar IV.2. Jitter UE1 pada skenario 1 ............................................................. IV-3
Gambar IV.3. Delay UE1 pada skenario 1 ............................................................ IV-4
Gambar IV.4. Throughput UE1 pada skenario 2 ................................................... IV-5
Gambar IV.5. Jitter UE1 pada skenario 2 ............................................................. IV-6
Gambar IV.6. Delay UE1 pada skenario 2 ............................................................ IV-7
Gambar IV.7. Throughput UE1 pada skenario 3 ................................................... IV-8
Gambar IV.8. Jitter UE1 pada skenario 3 ............................................................. IV-9
Gambar IV.9. Delay UE1 pada skenario 3 ............................................................ IV-10
Gambar IV.10. Throughput UE1 pada skenario 4 ................................................... IV-12
Gambar IV.11. Jitter UE1 pada skenario 4 ............................................................. IV-13
Gambar IV.12. Delay UE1 pada skenario 4 ............................................................ IV-14
DAFTAR TABEL
Tabel II.1. Klasifikasi Layanan Mobile pada LTE ........................................... II-16
Tabel II.2. Tabel data rate downlink ................................................................ II-18
Tabel II.4. Tabel data rate uplink ..................................................................... II-18
Tabel II.5. Standard Nilai Throughput Tiphon ................................................. II-17
Tabel II.6. Standard Nilai Delay Tiphon .......................................................... II-19
Tabel II.7. Standard Nilai Jitter Tiphon ............................................................ II-19
Tabel III.1. Parameter Simulasi ......................................................................... III-3
Tabel IV.1. Perbandingan kualitas layanan video streaming dengan
perubahan bandwidth ..................................................................... IV-15
Tabel IV.2. Perbandingan kualitas layanan video streaming dan
web browsing .................................................................................. IV-16
Tabel IV.3. Perbandingan kualitas layanan terhadap jarak dan kecepatan
user yang berubah ........................................................................... IV-17
DAFTAR SINGKATAN
3GPP : 3rd
Generation Partnership Project
AMC : Adaptive Modulation and Coding
AMPS : Advanced Mobile Phone System
AuC : Authentication Center
BBERF : Bearer Binding dan Event Reporting Function
CDMA : Code Divison Multiple Access
CELL_PCH : Cell Paging Channel
DHCP : Dynamic Host Configuration Protocol
DSL : Digital Subscriber Line
EDGE : Enhanched Data Rates for GSM Evolution
eNodeB : Evolved Node B
EPC : Evolved Packet Core
EPS : Evolved Packet System
FDD : Frequency Division Duplex
GPON : Gigabyte Passive Optical Network
GPRS : General Packet Radio Service
GRE : General Routing Encapsulation
GSM : Global System for Mobile Communication
GTP : GPRS Tunneling Protocol
GUTI : Globally Unique Temporary Identity
HSPA : High Speed Packet Access
HSS : Home Subscription service
IMS : IP Multimedia Sub-System
IMSI : International Mobile Subscriber Identity
IP : Internet Protocol
ISDN : Integrated Service Digital Network
LTE : Long Term Evolution
MAC : Medium Access Control
MBR : Modify Bearer Request
MIMO : Multiple Input and Multiple Output
MISO : Multiple Input Single output
MM : Mobility Management
MME : Mobility Management Entity
MRC : Maximum Ratio Combining
NS 3 : Network Simulator
OFDMA : Orthogonal Frequency Division Multiple Access
OFDMA : Orthogonal Frequency Division Multiple Accees
PAPR : Peak Average Powe Ratio
PCRF : Policy Charging and Rules Function
PDCP : Packet data Convergence Protocol
PDN : Packet Data Network
P-GW : Packet Data Network Gateway
PHY : Physical Layer
PMIP : Proxy Mobile Internet Protocol
PSTN : Public Switched Telephone Network
PUCCH : Physical Uplink Control Channel
Qos : Quality of Service
RLC : Radio Link Control
RRC : Radio Resource Control
RRM : Radio Resource Management
SAE : Service Architecture Evolution
SC-FDMA : Single Carrier- Frequency Division Multiple Access
S-GW : Serving Gateway
SIMO : Single Input Multiple Output
SIP : Session Initiation Protocol
SNR : Signal To Noise Ratio
TDD : Time Division Duplex
TDMA : Time Division Multiple Access
TIPHON : Telecommunication and Internet Protocol Harmonization Over Network
UE : User Equipment
UTRAN : Universal Terrestrial Radio Access Network
E-UTRAN : Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network
UICC : Universal Integrated Circuit Card
UL : Uplink
UMTS : Universal Mobile Telecommunication System
USIM : Universal Subscriber Identity Module
VoIP : Voice Over IP
WCDMA : Wideband Code Division Multiple Access
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Perkembangan teknologi telekomunikasi di dunia terjadi dengan sangat
pesat dikarenakan kebutuhan untuk berkomunikasi dan bertukar informasi dengan
cepat, mudah dan mobile. Dengan cepatnya pertumbuhan pengguna jaringan
telekomunikasi untuk akses broadband, inilah saatnya operator dan vendor untuk
mengimplementasikan teknologi Long Term Evolution (LTE) untuk memenuhi
pertumbuhan tersebut. LTE akan mendorong transformasi aplikasi dan layanan
berbasis circuit bermigrasi ke lingkungan All IP.
Saat ini teknologi 4G Long Term Evolution (LTE) masih dalam masa
perkembangan. LTE ini merupakan pengembangan dari teknologi seluler
sebelumnya yaitu UMTS (3G) dan HSPA (3,5G) yang mana LTE disebut sebagai
generasi ke-4 (4G). Pada UMTS kecepatan transfer data maksimum adalah
2Mbps, sedangkan pada LTE ini kemampuan dalam memberikan kecepatan dalam
hal transfer data dapat mencapai 100 Mbps pada sisi downlink dan 50 Mbps pada
sisi uplink.
Dalam perkembangannya perlu diketahui integritas jaringan LTE dalam
menyediakan layanan yang handal terhadap mobilitas pengguna layanan, sehingga
perlu dibahas tentang proses handover yang terjadi pada LTE, dimana proses
handover ini nantinya akan menentukan kemampuan jaringan dalam menjaga
hubungan komunikasi yang sedang terjadi.
Masalah yang timbul ketika berbicara proses handover adalah bagaimana
proses pentransferan data yang terjadi pada LTE. X2 adalah sebuah interface yang
harus dilewati ketika terjadi proses pentransferan data saat terjadinya handover
pada LTE antara dua buah eNodeB yang bersebelahan. Kemampuan interface X2
ini juga berpengaruh terhadap maksimalisasi fungsi dari proses handover,
sehingga perlu untuk mengetahui fungsi X2 tersebut saat terjadinya handover
antara eNodeB pada LTE.
Untuk melihat kondisi handover LTE tersebut dapat disimulasikan
menggunakan simulator NS-3 (Network Simulator). NS-3 merupakan simulator
yang dikembangkan untuk menyediakan platform simulasi jaringan yang open
source. NS-3 merupakan pengembangan software dari NS-2. NS-2 telah memiliki
bermacam-macam model simulasi dibandingkan NS-3. Meskipun demikian, NS-3
memiliki model serta fitur yang lebih detail dalam beberapa penelitian yang
popular seperti LTE dan Wifi. Oleh karena itu, pada penelitian ini digunakan
NS-3 sebagai simulator untuk menampilkan simulasi handover pada jaringan
LTE. Berdasarkan uraian di atas penulis membuat suatu simulasi yang mampu
menjelaskan berlangsungnya proses handover pada sistem LTE. Sehingga tugas
akhir ini berjudul
“ ANALISIS SIMULASI HANDOVER PADA JARINGAN
LTE ( LONG TERM EVOLUTION)”
I.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan dalam pembuatan tugas akhir ini yaitu:
1. Bagaimana proses handover pada jaringan LTE dengan simulasi
menggunakan program NS-3.
2. Bagaimana mengevaluasi kinerja handover LTE dengan menggunakan
program NS-3.
3. Bagaimana proses handover pada jaringan LTE terhadap kualitas layanan
video streaming dan web browsing.
I.3 Tujuan Penelitian
Tujuan yang ingin dicapai dalam pembuatan tugas akhir ini yaitu:
1. Mensimulasikan proses handover pada jaringan LTE menggunakan
program NS-3.
2. Mengevaluasi kinerja handover LTE dengan menggunakan program
NS-3.
3. Menganalisis kualitas layanan video streaming dan web browsing pada
proses handover pada jaringan LTE.
I.4 Batasan Masalah
Pada tugas akhir ini sistem yang akan dibuat dibatasi pada hal-hal sebagai
berikut:
1. Membuat simulasi proses X2 based handover tanpa perubahan S-GW
pada jaringan LTE menggunakan program NS-3.
2. Menganalisis parameter-parameter handover pada jaringan LTE berupa,
throughput, delay, dan jitter dari hasil simulasi.
3. Aplikasi yang dibahas berupa layanan video streaming dan web
browsing.
I.5 Metode Penelitian
Adapun metode penelitian yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah
sebagai berikut:
a. Studi Literatur, yaitu pencarian dan pengumpulan literatur-literatur dan kajian-
kajian yang berkaitan dengan masalah-masalah yang ada pada Tugas Akhir ini,
baik berupa artikel, buku referensi, internet, dan sumber-sumber lain yang
berhubungan dengan permasalahan yang dikaji.
b. Merancang handover LTE dengan membuat berbagai kondisi yakni skenario
yang mendekati kondisi real.
c. Membuat simulasi handover LTE menggunakan bahasa pemograman NS-3.
d. Menganalisis hasil simulasi dan menghubungkannya dengan hasil studi
literatur.
e. Membuat kesimpulan berdasarkan hasil simulasi dan analisa.
I.6 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah penulisan dan agar pembahasan yang disajikan lebih
sistematis, maka laporan ini dibagi ke dalam lima bab. Isi masing–masing bab
diuraikan secara singkat sebagai berikut :
BAB 1 PENDAHULUAN
Bab ini menguraikan tentang latar belakang penulisan, rumusan masalah, tujuan
penulisan, batasan masalah, metodologi penelitian, serta sistematika penulisan.
BAB II LANDASAN TEORI
Pada bab ini dijelaskan tentang berbagai dasar teori tentang LTE secara umum
terutama tentang perekembangan teknologi LTE, arsitektur jaringan LTE serta
menjelaskan konsep dan proses terjadinya handover pada LTE.
BAB III PERANCANGAN SIMULASI
Bab ini menjelaskan tentang metode-metode yang digunakan dalam simulasi dan
menjelaskan perancangan simulasi.
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS
Bab ini menampilkan hasil dari simulasi handover LTE serta analisis handover
pada simulasi tersebut.
BAB V PENUTUP
Bab ini berisi tentang kesimpulan dari seluruh bab dan saran dari hasil yang
diperoleh pada bab sebelumnya.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Teori Dan Konsep Long Term Evolution
II.1.1 Perkembangan Teknologi Jaringan Seluler [1]
Teknologi seluler berkembang sangat pesat, mulai dari generasi pertama
(1G) sampai pada sekarang ini yang akan menginjak pada teknologi generasi
keempat (4G). Teknologi seluler dibedakan menjadi 2 standar, yaitu standar 3GPP
dan 3GPP2 (2). Pada standar 3GPP, perkembangan teknologi dimulai dari AMPS
(Advanced Mobile Phone System) yang masih bersifat analog. Pada tahun 1991
mulai dikembangkan teknologi seluler berbasis digital generasi kedua yaitu GSM
(Global System for Mobile Communication) yang telah menggunakan TDMA
(Time Division Multiple Access) pada akses jamaknya. GSM hanya mendukung
layanan berupa voice aja, sehingga muncul teknologi GPRS (General Packet
Radio Service) yang menambahkan layanan akses data hingga kecepatan transfer
data 160 kbps yang kemudian ditingkatkan dengan penambahan perangkat pada
sisi radio aksesnya yang sering disebut dengan teknologi EDGE (Enhanched Data
Rates for GSM Evolution). Selanjutnya generasi ketiga muncul dengan
menggunakan teknik multiple access WCDMA (Wideband Code Division
Multiple Access) atau yang sering disebut dengan UMTS (Universal Mobile
Telecommunication System). Generasi ketiga pun mengalami perkembangan
untuk meningkatkan kecepatan akses data dan coverage karena telah
menggunakan sistem AMC (Adaptive Modulation and Coding) pada sistem
transmisi pada jaringan aksesnya. Untuk kedepannya, akan muncul teknologi
berbasis full IP yang disebut LTE yang telah menggunakan OFDMA (Orthogonal
Frequency Division Multiple Access) pada sistem transmisi arah downlink dan
telah menggunakan bandwidth serta modulasi yang bervariasi sehingga akan
meningkatkan kapasitas dan coverage-nya.
Pada evolusinya ada perbedaan perkembangan yaitu antara standarisasi
3GPP dengan 3GPP2. Termasuk dalam perkembangan 3GPP adalah teknologi
GSM yang merupakan generasi kedua (2G) sampai dengan LTE yang merupakan
generasi keempat (4G). Sedangkan yang termasuk dalam perkembangan 3GPP2
adalah CDMA (Code Divison Multiple Access) yang juga merupakan teknologi
seluler generasi kedua (2G) sampai pada CDMA EVDO (Evolution Data
Optimized).
II.1.2 Long Term Evolution
Long Term Evolution adalah generasi teknologi telekomunikasi seluler.
Menurut standar, LTE memberikan kecepatan uplink hingga 50 Mbps dan
kecepatan downlink hingga 100 Mbps. Bandwidth LTE adalah dari 1.4 MHz
hingga 20 MHz. Operator jaringan dapat memilih bandwidth yang berbeda dan
memberikan layana yang berbeda berdasarkan spektrum. Itu juga merupakan
tujuan desain dari LTE yaitu untuk meningkatkan efisiensi spektrum pada
jaringan, yang memungkinkan operator untuk menyediakan lebih banyak paket
data pada suatu bandwidth.
Teknologi LTE menggunakan OFDMA-based pada suatu air interface
yang sepenuhnya baru yang merupakan suatu langkah yang radikal dari 3GPPP
dan merupakan pendekatan evolusioner berdasar pada peningkatan advance
WCDMA. Teknologi OFDM-based dapat mencapai data rate yang tinggi dengan
implementasi yang lebih sederhana menyertakan biaya relatif lebih rendah dan
efisiensi konsumsi energi pada perangkat kerasnya.
LTE menggunakan OFDMA pada downlink dan SC-FDMA (Single
Carrier- Frequency Division Multiple Access) pada uplinknya. SC-FDMA secara
teknis serupa dengan OFDMA tetapi lebih cocok diaplikasikan pada device
handheld karena lebih sedikit dalam konsumsi baterai.
LTE mendukung teknik MIMO (Multiple Input and Multiple Output)
untuk mengirimkan data pada sinyal path secara terpisah yang menduduki
bandwidth RF yang sama pada waktu yang sama, sehingga dapat mendorong pada
peningkatan data rates dan throughput. Sistem antena MIMO merupakan metode
pada suatu layanan broadband sistem wireless memiliki kapasitas lebih tinggi
serta memiliki performa dan keandalan yang lebih baik.
MIMO adalah salah satu contoh teknologi denga kualitas yang baik dari
LTE pada kecenderungan teknologi yang berkembngan saat ini. Saat ini fokus
adalah untuk menciptakan frekuensi yang dapat lebih efisien. Teknologi seperti
MIMO dapat menghasilkan frekuensi yang efisien yaitu dengan mengirimkan
informasi yang sama dari dua atau lebih pemancar terpisah kepada sejumlah
penerima, sehingga mengurangi informasi yang hilang dibanding bila
menggunakan sistem transmisi tunggal. Pendekatan lain yang akan dicapai pada
sistem MIMO adalah teknologi beam forming yaitu mengurangi gangguan
interferensi dengan cara mengarahkan radio links pada penggunaan
secara spesifik.
Fleksibilitas di dalam penggunaan spektrum adalah suatu corak utama
pada teknologi LTE, tidak hanya bersifat tahan terhadap interferensi antar sel
tetapi juga penyebaran transmisi yang efisien pada spektrum yang tersedia.
Hasilnya adalah peningkatan jumlah pengguna per sel bila dibandingkan dengan
WDMA.
EPC (Evolved packet core) pada LTE adalah arsitektur jaringan yang telah
disederhanakan, dirancang untuk seamless integrasi dengan komunikasi berbasis
jaringan IP. Tujuan utamanya adalah untuk menangani rangkaian dan panggilan
multimedia melalui konvergensi pada inti IMS. EPC memberikan sebuah jaringan
all IP yang memungkinkan untuk konektivitas dan peralihan ke lain akses
teknologi, termasuk semua teknologi 3GPP dan 3GPP2 serta Wifi dan fixed line
broadband seperti DSL dan GPON.
Jaringan E-UTRAN adalah jaringan yang jauh lebih sederhana daripada
jaringan sebelumnya pada jaringan 3GPP. Semua masalah pemrosesan paket IP
dikelola pada core EPC, memungkinkan waktu respons yang lebih cepat untuk
penjadwalan dan re-transmisi dan juga meningkatkan latency dan throughput.
RNC (Radio Network Controller) telah sepenuhnya dihapus dan sebagian besar
dari fungsionalitas RNC pindah ke eNodeB yang terhubung langsung ke Evolved
Packet Core.
Gambar II.1 Evolved Packet Core [1]
Pada gambar II.1 Evolved Packet Core dalam arsitektur jaringan LTE
memungkinkan terhubung langsung atau melakukan perluasan jaringan ke
jaringan nirkabel lainnya. Sehingga operator dapat mengatur fungsi kritis seperti
mobilitas, handover, billing, otentikasi dan keamanan dalam jaringan seluler. IP
dikembangkan pada wired networks data link dimana endpoint dan terkait
kapasitas (bandwidth) statis. Masalah arus trafik pada jaringan tetap, akan muncul
apabila link kelebihan beban atau rusak. Kelebihan beban dapat dikelola dengan
mengontrol volume trafik yaitu dengan membatasi jumlah pengguna terhubung ke
sebuah hub dan bandwidth yang ditawarkan. Jaringan EPC meningkatkan
performa secara paket tidak perlu lagi diproses oleh beberapa node dalam
jaringan. LTE menggunakan teknologi re-transmisi di eNodeB, untuk mengelola
beragam laju data yang sangat cepat. Hal tersebut memerlukan buffering dan
mekanisme control aliran ke eNodeB dari jaringan inti mencegah overflow data
atau loss bila tiba-tiba sinyal menghilang yang dipicu oleh retransmission tingkat
tinggi.
II.1. 3 Spesifikasi dan standard LTE
LTE bersama dengan SAE (Service Architecture Evolution) adalah inti
kerja dari 3GPP Release 8. Inti atau core LTE disebut juga EPC (Evolved Packet
Core). EPC bersifat all-IP, dan mudah berinterkoneksi dengan network IP lainnya.
Spesifikasi LTE ditargetkan untuk melayani downlink sedikitnya 100 Mbps dan
uplink sedikitnya 50 Mbps. LTE mendukung operator scalable bandwidth dari 1.4
MHz sampai 20 MHz. Kecepatan rata-rata berkisar pada 15 Mbps dengan delay
15ms, walaupun nilai maksimal diharapkan dapat mencapai di atas 200Mbps pada
bandwidth 20 MHz. Akses radio akan berdasarkan penggunaan kanal bersama
sebesar 300 Mbps pada arah downlink dan 75 Mbps pada arah uplink.
Menurut Uke Kurniawan Usman standard dari LTE adalah :[2]
1. Untuk setiap 20 MHz spectrum, download mencapai 326.4 Mbitps untuk
4x4 antena, dan 172.8 Mbitps untuk 2x2 antena.
2. Upload mencapai 86.4 Mbitps untuk setiap 20 MHz spectrum
menggunakan 1 antena.
3. Setidaknya 200 pengguna aktif dalam setiap 5 MHz sel.
4. Sub-5ms latency untuk paket kecil.
5. Meningkatkan fleksibilitas spectrum, dengan spectrum irisan sekecil 1,5
MHz hingga sebesar 20 MHz.
6. Optimal sel sejauh 5 km, 30 km dengan kinerja masih bagus, dan sampai
100 km dengan kinerja masih dapat diterima.
II.1.4 Arsitektur Jaringan LTE [3]
Arsitektur jaringan LTE dirancang untuk tujuan mendukung trafik packet
switching dengan mobilitas tinggi, Quality of Service (QoS), dan latency yang
kecil. Pendekatan packet switching ini memperbolehkan semua layanan termasuk
layanan voice menggunakan koneksi paket. Oleh karena itu, pada arsitektur
jaringan LTE dirancang sesederhana mungkin, yaitu hanya terdiri dari dua node
yaitu eNodeB dan mobility management entity/gateway (MME/GW). Hal ini
sangat berbeda dengan arsitektur teknologi GSM dan UMTS yang memiliki
struktur lebih kompleks dengan adanya Radio Network Controller (RNC).
Beberapa keuntungan yang dapat diperoleh dengan hanya adanya single node
pada jaringan akses adalah pengurangan latency dan distribusi beban proses RNC
untuk beberapa eNodeB. Pengeliminasian RNC pada jaringan akses
memungkinkan karena LTE tidak mendukung soft handover. Arsitektur dasar
jaringan LTE dapat dilihat pada Gambar II.2
Gambar II.2 Arsitektur dasar jaringan LTE [3]
Semua interferensi jaringan pada LTE adalah berbasis internet protocol
(IP) eNodeB saling terkoneksi dengan interface X2 dan terhubung dengan
MME/SGW melalui interface S1 seperti yang ditunjukkan oleh Gambar II.2. Pada
LTE terdapat 2 logical gateway, yaitu serving gateway (S-GW) dan packet data
network gateway (P-GW). S-GW bertugas untuk melanjutkan dan menerima paket
ke dan dari eNodeB yang melayani User Equipment (UE). P-GW menyediakan
interface dengan jaringan packet data network (PDN), seperti internet dan IMS.
Selain itu P-GW juga melakukan beberapa fungsi lainnya, seperti alokasi alamat,
packet filtering, dan rooting.
II.1.5 Aspek Interface Radio LTE
Spesifikasi LTE ditetapkan oleh 3GPP untuk User Equipment (UE) dan
eNodeB. Adapun spesifikasi teknik LTE yang telah ditetapkan meliputi teknik
akses, mode akses radio, konfigurasi antenna pada LTE, dan modulasi yang
digunakan.
II.1.5.1 Teknik Akses
Pada LTE, teknik akses yang digunakan pada transmisi dalam arah
downlink dan uplink berbeda. Arah downlink adalah arah komunikasi dari eNodeB
ke UE, sementara arah uplink adalah arah dari UE menuju eNodeB seperti yang
ditunjukkan pada Gambar II.3. Pada arah downlink teknik akses yang digunakan
adalah orthogonal frequency division multiple accees (OFDMA) dan pada arah
uplink teknik akses yang digunakan adalah single carrier frequency division
multiple access (SC-FDMA). OFDMA adalah variasi dari orthogonal frequency
division modulation (OFDM).
Gambar II.3 Arah transmisi downlink dan uplink [3]
Pada teknik OFDM, setiap subcarrier adalah orthogonal sehingga akan
menghemat spektrum frekuensi dan setiap subcarrier tidak akan saling
mempengaruhi. Akan tetapi salah satu kelemahan teknik akses ini adalah
tingginya peak average powe ratio (PAPR) yang dibutuhkan. Tingginya PAPR
pada OFDM membuat 3GPP melihat skema teknik akses yang berbeda pada arah
uplink karena akan sangat mempengaruhi konsumsi daya pada UE sehingga pada
arah uplink LTE menggunakan teknik SC-FDMA. SC-FDMA dipilih karena
teknik ini mengkombinasikan keunggulan PAPR yang rendah dengan daya tahan
terhadap gangguan lintasan jamak dan alokasi frekuensi yang fleksibel dari
OFDMA
II.1.5.2 Mode Akses Radio
Pada komunikasi seluler sangat penting untuk mempertimbangkan
kemampuan jaringan untuk melakukan komunikasi dalam dua arah secara
simultan atau dikenal dengan istilah komunikasi full duplex. Oleh karena itu untuk
dapat melakukan komunikasi dua arah secara simultan, maka dibutuhkan suatu
teknik duplex. Pada umunya terdapat dua teknik duplex yang biasanya digunakan,
yaitu frequency division duplex (FDD) dan time division duplex (TDD). FDD
merupakan teknik duplex yang menggunakan dua frekuensi yang berbeda untuk
melakukan komunikasi dalam dua arah. Dengan menggunakan FDD
dimungkinkan untuk mengirim dan menerima sinyal secara simultan dengan
frekuensi yang berbeda-beda. Dengan teknik ini dibutuhkan guard frequency
untuk memisahkan frekuensi pengiriman dan penerimaan secara simultan, serta
dibutuhkan proses filtering frekuensi yang harus akurat. Sedangkan TDD
menggunakan frekuensi tunggal dan frekuensi tersebut digunakan oleh semua
kanal untuk melakukan pengiriman dan penerimaan data. Setiap kanal tersebut di-
multiplexing dengan menggunakan basis waktu sehingga setiap kanal memiliki
time slot yang berbeda. Perbedaan teknik FDD dan TDD dapat dilihat pada
Gambar II.4.
Gambar II.4 FDD dan TDD pada LTE [3]
Pada Gambar II.4 dapat dilihat bahwa dalam teknik FDD lebih banyak
menggunakan spectrum frekuensi yang tersedia. FDD lebih unggul dalam
menangani latency dibandingkan TDD karena kanal harus lebih lama menuggu
waktu pemrosesan dalam multiplexing.
Interface radio LTE mendukung FDD dan TDD, yang masing-masing
memiliki struktur frame yang berbeda-beda. Pada LTE terdapat 15 band operasi
FDD dan 8 band operasi TDD pada LTE. LTE juga dapat menggunakan fasilitas
half-duplex FDD yang mengizinkan sharing hardware diantara uplink dan
downlink dimana koneksi uplink dan downlink tidak digunakan secara simultan
LTE dapat menggunakan kembali semua band frekuensi digunakan pada UMTS.
II.1.5.3 Konfigurasi Antena Pada LTE
Pada LTE terdapat beberapa konfigurasi antenna yang digunakan untuk
mengoptimasikan kinerja pada arah downlink dalam kondisi link radio yang
bervariasi. Konfigurasi ini mengkombinasikan jumlah antena, baik dibagian
pengirim maupun di penerima sesuai dengan tujuan sistem jaringan yang
diinginkan, seperti untuk memperbaiki kinerja penerimaan sinyal pada kondisi
link radio yang buruk.
II.1.5.3.1 Single Input Multiple Output (SIMO)
Pada konfigurasi ini hanya digunakan satu buah antena pada eNodeB dan
User Equipment (UE) harus memiliki minimal dua antena penerima seperti yang
ditunjukkan pada Gambar II.5. Konfigurasi ini disebut single input multiple output
(SIMO) atau Receive Diversity. Konfigurasi ini diimplementasikan menggunakan
teknik Maximum Ratio Combining (MRC) pada aliran data yang diterima untuk
memperbaiki SNR pada kondisi propagasi yang buruk,sehingga sinyal yang akan
diproses selanjutnya adalah sinyal dengan kualitas SNR terbaik.
Gambar II.5 Konfigurasi SIMO [3]
II.1.5.3.2 Multiple Input Single output (MISO)
Pada mode ini, jumlah antena yang digunakan pada sisi penerima lebih
dari satu seperti yang ditunjukkan pada Gambar II.6. Konfigurasi antena ini
digunakan untuk skema transmit diversity dan tipe beam forming yang berbeda.
Tujuan utama beam forming adalah untuk memperbaiki SNR dan tentunya
memperbaiki kapasitas sistem dan daerah layanan.
Gambar II.6 Konfigurasi MISO [3]
II.1.5.3.3 Multiple Input Multiple Output (MIMO)
Teknik ini menggunakan antena lebih dari satu baik penerima maupun di
pengirim. Teknik ini dapat digunakan untuk meningkatkan bit rate dan perbaikan
BER. Transmisi dengan teknik MIMO mendukung konfigurasi dua atau empat
antenna pengirim dan dua atau empat penerima. Konfigurasi MIMO yang
mungkin pada arah downlink adalah MIMO 2x2, MIMO 2x4, MIMO 4x2, dan
MIMO 4x4. Akan tetapi UE dengan 4 antena penerima yang dibutuhkan untuk
konfigurasi MIMO 4x4 hingga saat ini masih belum diimplementasikan
(a)
(b)
Gambar II.7 Konfigurasi MIMO : (a) spatial multiplexing dan (b) transmit
diversity [3]
Pada umunya teknik MIMO atas spatial multiplexing dan transmit
diversity seperti yang ditunjukkan pada Gambar II.7. Teknik spatial multiplexing
mengirimkan dara yang berbeda pada masing-masing antena pemancar seperti
yang ditunjukkan pada Gambar II.7(a), sedangkan teknik transmit diversity
mengirimkan data yang sama pada masing-masing antenna pemancar seperti yang
ditunjukkan pada Gambar II.7(b). Masing-masing teknik ini memiliki keuntungan
tersendiri tergantung dari skenario yang ada. Misalnya, pada beban jaringan yang
tinggi atau pada tepi sel, teknik spatial multiplexing keuntungan yang terbatas
karena pada kondisi SNR cukup buruk. Sebaliknya teknik transmit diversity
seharusnya digunakan untuk memperbaiki SNR dengan beamforming.
Selanjutnya pada skenario dimana kondisi SNR tinggi, misalnya pada sel yang
kecil, maka spatial multiplexing lebih baik digunakan untuk memberikan bit rate
yang tinggi.
II.1.6. Jenis layanan-layanan pada LTE [4]
Melalui kombinasi downlink dan kecepatan transmisi uplink yang sangat
tinggi, lebih fleksibel, efisien dalam penggunaan spektrum dan dapat mengurangi
paket latency, LTE menjanjikan untuk peningkatan pada layanan mobile
broadband serta menambahkan layanan value-added baru yang menarik.
Manfaat besar bagi pengguna antara lain streaming skala besar, download
dan berbagai video, musik dan konten multimedia yang semakin lengkap. Untuk
pelanggan bisnis LTE dapat memberikan transfer file besar dengan kecepatan
tinggi, video conference berkualitas tinggi dan nomadic access yang aman ke
jaringan korporat. Semua layanan ini memerlukan throughput yang signifikan
lebih besar untuk dapat memberikan quality of service. Tabel II.2 berikut
menggambarkan beberapa layanan dan aplikasi LTE :
Tabel II.1 Klasifikasi layanan mobile pada LTE
KATEGORI LAYANAN SAAT INI LTE
Layanan suara Real-time audio VoIP, konferensi
video berkualitas
tinggi
Pesan P2P SMS,MMS,e-mail
prioritas rendah
Pesan
foto,IM,mobile e-
mail,Pesan video
Browsing Akses ke layana
informasi online
dimana pengguna
membayar tarif
jaringan standar.
Saat ini terbatas
untuk browsing
WAP melalui
jaringan GPRS dan
3G
Browsing super-
cepat meng-upload
konten ke situs
jaringan
Informasi
pembayaran
Informasi berbasis
teks
E-newspaper,
streaming audio
berkualitas tinggi
Personalisasi Didominasi
ringtones, termasuk
screensaver dan
ringbacks
Realtones (asli
artis rekaman),
situs web pada
mobile pribadi
Games Di download dan
online game
Permainan game
online secara
konsisten pada
jaringan fexed
maupun mobile
TV/ video on Video streaming dan Layanan siaran
demand konten video hasil
download
televise, true on-
demand television,
streaming video
kualitas tinggi
Musik Full track downloads,
layana radio analog
Download music
berkualitas tinggi
Konten pesan dan
lintas media
Pesan pear-to-pear
serta interaksi
dengan media
lainnya
menggunakan konten
pihak ketiga
Distribusi klip
video, layanan
karaoke, video
berbasis iklan
mobile dengan
skala yang luas
M-commerce Fasilitas pembayaran
dilakukan melalui
jaringan seluler
Mobile handset
sebagai alat
pembayaran,
rincian
pembayaran
dibawa melalui
jaringan
kecepatan tinggi
untuk
memungkinkan
penyelesaian
transaksi secara
cepat
Mobile data
networking
Akses ke intranet
perusahaan dan
database
Transfer file P2P,
aplikasi bisnis,
application
sharing,
komunikasi M2M,
mobile
intranet/ekstranet
II.1.7 Data Rate LTE
Untuk medapatkan data rate downlink dan uplink di jaringan LTE dapat
dilihat pada tabel dan menggunakan rumus. Rumus downlink dan uplink dapat
dilihat sebagai berikut : [16]
Sesuai Standar dari 3GPP
1 radio frame = 10 sub frame
1 sub frame = 2 Time slots
1 time slot = 0,5 ms (1 sub frame = 1ms)\
1 time slot = 7 mod symbol
1 resource block (Rb) = 12 sub carrier
Data Rate = (Rb x sub carrier- carrier x sub frame x time slot x mod symbol ) x
(antenna) x (coding) x (control signal x symbol overhead)
Untuk Downlink Control overhead 7,1 %
Reference symbol overhead 7,7 %
Untuk Uplink Symbol overhead 14,3 %
One resource block for physical Uplink Control Channel
(PUCCH)
Tabel II.2 Data rate downlink [17]
Resource bloc 6 15 25 50 100
Subcarriers 72 180 300 600 1200
Modulation Coding 1,4 MHz 3,0 MHz 5,0 MHz 10 MHz 20 MHz
QPSK1/2 Single stream 0,9 Mbps 2,2 Mbps 3,6 Mbps 7,2 Mbps 14,4 Mbps
16QAM 1/2 Single stream 1,7 Mbps 4,3 Mbps 7,2 Mbps 14,4 Mbps 28,8 Mbps
16QAM 3/4 Single stream 2,6 Mbps 6,5 Mbps 10,8 Mbps 21,6 Mbps 43,2 Mbps
64QAM 3/4 Single stream 3,9 Mbps 9,7 Mbps 16,2 Mbps 32,4 Mbps 64,8 Mbps
64 QAM 4/4 Single stream 5,2 Mbps 13,0 Mbps 21,6 Mbps 43,2 Mbps 86,4 Mbps
64 QAM 3/4 2x2 MIMO 7,8 Mbps 19,4 Mbps 32,4 Mbps 64,8 Mbps 129,6 Mbps
64 QAM 1/1 2x2 MIMO 10,4 Mbps 25,9 Mbps 43,2 Mbps 64,8 Mbps 172,8 Mbps
64 QAM 1/1 4x4 MIMO 20,7 Mbps 51,8 Mbps 86,4 Mbps 172,8 Mbps 345,6 Mbps
Tabel II.3 Data rate uplink[17]
Resource bloc 6 15 25 50 100
Subcarriers 72 180 300 600 1200
Modulation Coding 1,4 MHz 3,0 MHz 5,0 MHz 10 MHz 20 MHz
QPSK1/2 Single stream 0,7 Mbps 2,0 Mbps 3,5 Mbps 7,1 Mbps 14,3 Mbps
16QAM 1/2 Single stream 1,4 Mbps 4,0 Mbps 6,9 Mbps 14,1 Mbps 28,5 Mbps
16QAM 3/4 Single stream 2,2 Mbps 6,0 Mbps 10,4 Mbps 21,2 Mbps 42,8 Mbps
16QAM 1/1 Single stream 2,9 Mbps 8,1 Mbps 13,8 Mbps 28,2 Mbps 57,0 Mbps
64 QAM 3/4 Single stream 3,2 Mbps 9,1 Mbps 15,6 Mbps 31,8 Mbps 64,2 Mbps
64 QAM 1/1 Single stream 4,3 Mbps 12,1 Mbps 20,7 Mbps 42,3Mbps 85,5Mbps
64 QAM 1/1 V-MIMO (cell) 8,6 Mbps 24,2 Mbps 41,5 Mbps 84,7 Mbps 171,1 Mbps
II.1.8 Quality Of Service (QOS) LTE
Quality Of Service merupakan kemampuan suatu jaringan untuk
menyediakan layanan yang lebih baik pada trafik data tertentu dalam berbagai
jenis platform teknologi QOS tidak diperoleh langsung dari infrastruktur yang
ada, melainkan diperoleh dengan mengimplementasikannya pada jaringan yang
bersangkutan. [5]
II.1.8.1 Throughput
Throughput adalah jumlah bit yang diterima dengan sukses perdetik
melalui sebuah sistem atau media komunikasi (kemampuan sebenarnya suatu
jaringan dalam melakukan pengiriman data).
Throughput diukur setelah transmisi data (host/client) karena suatu sistem
akan menambah delay yang disebabkan processor limitations,kongesti
jaringan,buffering inefficients,error transmisi, traffic loads atau mungkin desain
hardware yang tidak mencukupi. Aspek utama throughput yaitu berkisar pada
ketersediaan bandwidth yang cukup untuk menjalankan aplikasi [6].
Tabel II.4 Standard Nilai Throughput Tiphon [14]
Kategori Throughput (%)
Sangat Bagus 100
Bagus 75
Sedang 50
Jelek 25
II.1.8.2 Delay [5]
Delay adalah waktu tunda suatu paket yang diakibatkan oleh proses transmisi
dari satu ke titik lain yang menjadi tujuannya. Delay di dalam jaringan dapat
digolongkan sebagai berikut:
Packetisasi delay
Delay yang disebablan oleh waktu yang diperlukan untuk proses
pembentukan paket IP dari informasi user. Delay ini hanya terjadi sekali
saja, yaitu source informasi.
Queuing delay
Delay ini disebabkan oleh waktu proses yang diperlukan oleh router di
dalam menangani transmisi paket di sepanjang jaringan. Umumnya delay
ini sangat kecil,kurang lebih sekitar 100 microsecond.
Delay propagasi.
Proses perjalanan informasi selama di dalam media transmisi, misalnya
SDH, coax atau tembaga, menyebabkan delay yang disebut delay
propagasi.
Hasil delay pada simulasi kami tergolong Queuing delay sesuai
dengan hasil dari simulasi menampilkan delay sangat kecil kurang lebih
100 microsecond.
Tabel II.5 Standard Nilai Delay Tiphon [14]
Kategori Delay (ms)
Sangat Bagus <150
Bagus 150 s/d 300
Sedang 300 s/d 450
Jelek >450 ms
II.1.8.3 Jitter
Jitter merupakan variasi delay antar paket yang terjadi pada jaringan IP.
Besarnya nilai jitter akan sangat dipengaruhi oleh variasi beban trafik dan
besarnya tumbuhan antar paket (congestion) yang ada dalam jaringan IP. Semakin
besar beban trafik di dalam jaringan akan menyebabkan semakin besar pula
peluang terjadinya congestion dengan demikian nilai jitternya akan semakin
besar. Semakin besar nilai jitter akan mengakibatkan nilai Qos jaringan yang tidak
baik, nilai jitter harus dijaga seminimum mungkin.
Tabel II.6 Standard Nilai Jitter Tiphon [14]
Kategori Jitter (ms)
Sangat Bagus 0
Bagus 0 s/d 75
Sedang 75 s/d 125
Jelek 125 s/d 225
II.2. Konsep Dasar Handover Pada Jaringan LTE
II.2.1 Dasar-dasar Handover
Handover adalah perpindahan mobile user dari suatu cell ke cell yang lain
pada saat mode dedicated atau UE sedang melakukan panggilan. Cell awal yang
ditinggalkan disebut source cell, sedangkan cell tujuan disebut dengan target cell.
Handover berfungsi untuk tetap menjaga koneksi sewaktu melakukan panggilan
ketika mobile user berada diluar jangkauan source cell.[5]
Pada LTE, handover selalu dilakukan ketika ada koneksi Radio Resource
Control ( RRC ) sedangkan pada jaringan UTRAN, terdapat koneksi dalam
CELL_PCH state yang memungkinkan cell reselections. Oleh karena itu kinerja
handover merupakan isu penting dalam LTE. Handover antara E-UTRAN dan
UTRAN selalu dilakukan dari RRC CONNECTED state di E-UTRAN ke
CELL_DCH state di UTRAN. Handover, sebagai salah satu state transition
dalam 3GPP inter radio access technologies dapat diilustrasikan pada Gambar
II.8 berikut.
Gambar II. 8. E-UTRA states and inter-RAT mobility procedures [7]
Handover di E-UTRAN adalah jaringan yang dikendalikan dan biasanya
dipicu oleh pengukuran laporan yang dikirimkan oleh UE. Ketika UE memulai
koneksi dengan RRC, maka UE akan menerima daftar cell yang diukur dalam
pesan RRC reconfiguration. Pesan ini berisi tentang intra-LTE dan inter-RAT
pengukuran daftar cell dan semua parameter handover seperti thresholds dan cell
prioritization untuk laporan pengukuran.[7].
Spesifikasi handover pada LTE adalah hard handover atau juga dikenal
dengan sebutan break-before-make. Hard handover adalah suatu metode dimana
kanal pada sel sumber dilepaskan dan setelah itu baru menyambung dengan sel
tujuan. Sehingga koneksi dengan sel sumber terputus sebelum menyambung
dengan sel target, untuk itu alasan tersebut hard handover juga dikenal dengan
sebutan “break-before-make”.
Adapun beberapa jenis handover yang terjadi pada LTE yaitu :[15]
• Intra-LTE (Intra-MME/SGW) Handover menggunakan X2 Interface
• Intra-LTE (Intra-MME/SGW) Handover menggunakan S1 Interface
• Inter-MME Handover menggunakan S1 Interface (perubahan S-GW)
• Inter-RAT LTE ke UMTS Handover
• Inter-RAT UMTS ke LTE Handover
II.2.2 Handover di LTE
II.2.2.1 Algoritma Handover LTE Intra SGW
Gambar II.9 Algoritma Handover LTE Intra SGW [18]
1. UE melaporkan hasil event yang di terima. Dalam algoritma ini yang di ukur
adalah event A2 dan A4. Dan mengirim pengukuruan ke eNodeB_1. Sesuai
standart 3GGP event A2 adalah RSRQ melemah dibandingkan threshold, dan
event A4 RSRQ eNodeB tetangga membaik dibandingkan threshold. Nilai
threshold antar (0-34) berdasarkan standart 3GPP TS 36.133.
2. Kemudian eNodeB_1 akan menentukan UE harus handover atau tidak, sesuai
dari Pengukuran event A2 dan A4 dari UE. Dan jIka handover harus dilakukan
maka eNodeB akan memilih eNodeB target yang paling baik sesuai dari
pengukuran A2 dan A4.
3. eNodeB_1 mengirim handover request ke eNode target menggunakan X2.
4. eNodeB target melakukan admission control untuk menentukan apakah UE
dapat melakukan koneksi di eNodeB target.
5. Jika admission control menerima handover tersebut maka, eNodeB target
melakukan prsiapan radio interface dan mengirim pesan handover Request
Acknowlede ke NodeB_1 . Pesan ini berisi RRC Connection Reconfiguration.
RRC Connection Reconfiguration berisi Parameter yang dibutuhkan UE agar
dapat koneksi di eNodeB target.
6. Meneruskan RRCConnectionReconfiguration dan Mobility control
information. Setelah itu, eNodeB_1 menruskan downlink data melewati X2.
Kemudian UE dilepaskan dari eNodeB_1.
7. eNodeB_1 mengirim SN (sequence Number) status transfer ke eNodeB target
melalui X2 interface.
8. UE akan memberikan parameter syncronize ke eNodeB target. Setelah
syncronize , eNodeB target memberikan waktu dan jadwal teansmisi UL untuk
UE tersebut.
9. Setelah itu UE mengirim pesan RRCConnectionReconfiguration selesai ke
eNodeb target.
10. Setelah konfirmasi dari UE, eNodeB target mengirimkan path switch request
ke MME melalui S1 interface. Hal ini dilakukan untuk memberitahu MME
tentang perubahan lokasi UE.
11. Kemudian MME melanjutkan User Plane Update Request ke S-GW melalui
S11. Setelah s-GW menerima request, maka S-GW mengirim paket ke
eNodeB_1. Paket ini berisi bahwa tidak ada user data. Kemudian eNodeB
target, menata kembali paket yang akakn di kirim ke UE.
12. S-GW mengirimkan User plane Update Response ke MME.
13. Kemudian MME mengirim Path switch request Ackmowledges.
14. Kemudian eNodeB target memberitahu eNodeB_1 bahwa handover sukses
melalui X2
15. eNodeB_1 menerima UE Context Release
II.2.2.2 S1 based handover [7]
S1 interface handover digunakan ketika X2 handover tidak dapat
digunakan. Prosedur ini berlangsung melalui S1 interface, diasumsikan tidak
terdapat X2 link antara sumber dan target eNodeB. Pada jenis handover ini
terdapat perubahan antara MME dan S-GW. Berikut tahapan S1 based handover :
Gambar II.10 S1 interface handover [9]
1. Sumber eNodeB memutuskan untuk memulai S1-based handover ke target
eNodeB . Hal ini dapat dipicu misalnya tidak ada konektivitas X2 dengan
target eNodeB , atau dengan indikasi kesalahan dari target eNodeB setelah
X2-based handover tidak berhasil, atau dengan informasi dinamis dari
sumber eNodeB .
2. Sumber eNodeB mengirimkan Handover Required ke sumber MME .
3. Sumber MME memilih target MME dan mengirimkan forward relocation
request. Target MME menentukan apakah S-GW mengalami perubahan jika
diperlukan (dan jika diperlukan , membantu pemilihan S-GW). Jika MME
mengalami perubahan, target MME memverifikasi apakah sumber S-GW
dapat terus melayani UE. Jika tidak, akan dipilih S-GW yang baru.
4. Jika S-GW baru dipilih, target MME mengirimkan koneksi pesan create
session request ke target S-GW . Target S- GW menentukan alamat S–GW.
5. Target S-GW mengirimkan pesan create session response ke target MME .
6. Target MME mengirimkan pesan Handover Request ke target eNodeB .
Pesan ini membentuk konteks UE dalam target eNodeB .
7. Target eNodeB mengirimkan pesan Handover request acknowledge ke target
MME.
8. Target MME mengirim pesan forward relocations response ke sumber
MME.
9. Sumber MME mengirimkan pesan Handover Command ke sumber eNodeB.
10. Handover Command dikirim ke UE .
11. Setelah UE telah berhasil disinkronkan dengan target cell, maka UE akan
mengirimkan pesan Handover confirm ke target eNodeB. Paket downlink
diteruskan dari sumber eNodeB dapat dikirim ke UE . Juga, paket uplink
dapat dikirim dari UE, yang akan diteruskan ke target ke Serving GW dan
PDN GW.
12. Target eNodeB mengirimkan pesan handover notivy ke target MME .
13. Jika MME telah dipindahkan , target MME mengirimkan pesan forward
relocation complete acknowledge ke sumber MME .
14. Sumber MME merespon dan mengirimkan pesan forward relocation
complete acknowledge ke target MME . Terlepas jika MME telah
dipindahkan atau tidak , timer di sumber MME akan mulai mengawasi
sumber eNodeB dan jika S- GW mengalami perubahan ,berarti sumber S-
GW akan dilepaskan. Ketika menerima pesan forward relocation complete
Acknowledge, target MME memulai timer jika target MME menentukan
sumber S-GW untuk indirect forwarding.
15. MME mengirimkan pesan Modify Bearer Request ke target S-GW.
16. Target S-GW mengirim pesan Modify Bearer Response ke target MME.
17. Ketika timer dimulai pada langkah 14 berakhir, sumber MME mengirimkan
UE pesan Contest Release Command ke sumber eNodeB.
18. Sumber eNodeB melepaskan sumber terkait dengan UE dan merespon dengan
UE pesan contest release complete.
II.2.2.3 X2 based handover [7]
X2 adalah sebuah interface yang menguhubungkan sumber eNB ke target
eNB. X2 merupakan interface yang penting untuk melihat performansi handover,
dimana X2 merupakan interface yang harus dilewati ketika terjadi proses
pentransferan data saat terjadinya handover pada LTE antara dua buah eNodeB
yang bersebelahan. Kemampuan interface X2 ini juga berpengaruh terhadap
maksimalisasi fungsi dari proses handover, sehingga perlu untuk mengetahui
fungsi X2 tersebut saat terjadinya handover antara eNodeB pada LTE.[8]
Terdapat
dua jenis X2 handover yaitu X2 Handover tanpa perubahan SGW dan X2
Handover berdasarkan dengan S-GW yang berubah.[7]
(a)
( b )
Gambar II.11 X2 Handover : (a) tanpa perubahan S-GW dan
(b) perubahan S-GW [9]
Pada gambar II.10.a, garis hijau menampilkan UE bergerak antara dua
eNodeB dikontrol oleh MME yg sama. Setiap bearer diatur antara UE dan PGW
akan berpindah ke eNodeB yang baru (jika target eNodeB dapat dikendalikan
keduanya). Sedangkan pada gambar II.10.b antara UE dan eNodeB menampilkan
perubahan lintasan pada proses terakhir handover tanpa perubahan S-GW. Garis
biru antara UE, eNB, MME dan new SGW menampilkan lintasan baru setelah old
SGW berubah to new SGW. Untuk X2 based handover dengan perubahan S-GW,
memiliki tahapan yang sama dengan X2 handover tanpa perubahan S – GW. Tapi
terdapat perbedaan yaitu adanya penghapusan session pada sumber S-GW dan
pembentukan session baru pada target S-GW. Berikut tahapan X2 handover tanpa
perubahan S-GW :
1. Target eNodeB mengirimkan pesan ke MME untuk menginformasikan
bahwa UE telah berpindah cell ,termasuk info mengidentifikasi sel target dan
daftar EPS pembawa harus diaktifkan. MME menentukan bahwa S-GW dapat
terus melayani UE.
2. MME kemudian mengirimkan Modify Bearer Request (MBR) yang
mencakup semua pembawa 'informasi dan informasi baru eNB untuk SGW .
Semua informasi yang dikirim dalam pesan tunggal.
3. Jika semua informasi yang dikirim oleh MME benar, S-GW akan menerima
pesan MBR dan kembali merespon. S-GW mulai mengirimkan paket
downlink ke target eNodeB menggunakan informasi yang baru diterima .
Sebuah pesan MBR dikirim kembali ke MME.
4. Untuk membantu mengembalikan kembali perintah ke target eNodeB, S-GW
mengirimkan satu atau lebih end marker paket pada lintasan lama setelah
berganti lintasan.
5. MME mengkonfirmasi pesan Path Switch Request dengan pesan Path switch
request Ack.
6. Dengan mengirim release resource target eNodeB berhasil
menginformasikan handover untuk sumber eNodeB dan trigger dari release
of resources.
II.3 NS-3 (Network Simulator-3) [10]
NS-3 merupakan simulator yang dikembangkan sebagai simulator open
source, platform network simulation, untuk riset networking dan pendidikan. NS-3
menyediakan model simulasi tentang bagaimana jaringan paket data bekerja. NS-
3 digunakan untuk melakukan studi yang lebih sulit.
NS-3 dibangun dari library yang telah di sediakan oleh software NS-3
dengan cara memanggil komponen-komponen yang telah di sediakan di library
dan menggabungkannya. Program-program dapat di tulis dengan dua bahasa yaitu
C++ atau Python.
NS-3 dapat digunakan pada Mac OS X dan linux sistem, walaupun tetap
dapat digunakan pada windows menggunakan Cygwin, tetapi masih dalam proses
pengembangan.
NS-3 tidak didukung oleh produk software dari sebuah perusahaan tetapi
di dukung oleh NS-3 user mailing list. NS3 merupakan pengembangan software
dari NS-2 dan memiliki detail modul dalam library, seperti antenna,
aodv, applications, bridge, buildings, config-store, core, csma, csma-layout, dsdv,
dsr, emu, energy, fd-net-device, flow-monitor,internet, lr-wpan, lte, mesh,
mobility, mpi, netanim (no Python), network, nix-vector-routing, olsr, point-to-
point, point-to-point-layout, propagation, sixlowpan, spectrum, stats, tap-bridge,
test (no Python), topology-read, uan, virtual-net-device, visualizer, wave, wifi,
dan wimax.
NS-3 didukung dengan berbagai alat visualisasi baik gambar maupun data,
seperti [12] :
1. Tracing dan packet traces, yaitu berguna dalam proses penampilan multiple
output data pada NS3.
2. Gnuplot dan Matplot, yaitu berguna dlam proses ploting data dari output
simulasi NS3.
3. Flow Monitor, yaitu mengidentifikasi aliran data dari simulasi, dan dapat
menganalisis bitrate, durasi simulasi, delay, packet size, packet loss ratio, jitter
dan Throughput.
4. PyViz, yaitu live simulasi visualisai tanpa harus Tracing file simulasi.
5. NetAnim, yaitu simulasi animasi dari jaringan yang dibuat di dalam NS3,
namun NetAnim tidak support untuk jaringan LTE.
6. Statistics
7. Data Collection Framework
Di dalam program NS-3 terdapat 2 model yang disediakan terkait
jaringan LTE yakni, LTE model dan EPC model. LTE model yakni model yang
mencakup LTE Radio Protocol Stack (RRC, PDCP, RLC, MAC, PHY).
Komponen ini berada sepenuhnya di dalam UE dan eNodeB. LTE model telah
dirancang untuk mendukung evaluasi aspek-aspek dalam sistem LTE seperti,
Management Radio Resource, QoS-paket scheduling, koordinasi interface inter-
cell dan Dinamis Spectrum Akses. Namun LTE model memiliki kekurangan
yakni tidak dapat memberikan perhitungan pathloss antar UE (User Equipment)
ke UE. Sedangkan, EPC (Evolved Packet Core) model yakni model yang
mencakup interface jaringan inti. Tujuan dari model ini yaitu untuk menyediakan
sarana konektivitas IP end-to-end pada LTE model. Untuk tujuan ini, mendukung
untuk interkoneksi beberapa UE ke internet, melalui jaringan akses radio eNodeB
yang terhubung dengan SGW/PGW tunggal. EPC model telah dibuat dengan
spesifikasi seperti, Paket Data Network (PDN) telah didukung dengan IPv4 dan
model ini memungkinkan melakukan handover berbasis X2 antar 2 eNodeB [13].
BAB III
METODOLOGI DAN PERANCANGAN SIMULASI
LONG TERM EVOLUTION
III.1 Hardware dan software yang digunakan
III.1.1 Hardware yang digunakan
Hardware yang digunakan pada simulasi ini adalah Laptop Toshiba Satelit L645
Intel® Core™ i3 CPU M370 @2400GHz.
Gambar III.1 Hardware yang digunakan
III.1.2 Software yang digunakan
Spesifikasi perangkat simulasi handover pada jaringan Long Term Evolution ini
menggunakan :
1. Sistem Operasi Linux Ubuntu 12.04 LTS
2. Software Network Simulator NS-3
3. Software GNUPLOT
III.2 Tahap-Tahap Simulasi
Pada proses perencanaan desain konfigurasi jaringan ini ada dua tahapan inti
yang penting untuk dibahas dan sebagai tahapan yang harus dijalankan dalam penelitian
ini, adapun tahap-tahap yang harus dilakukan yaitu sebagai berikut :
a. Tahap Defenisi, yaitu tahap awal yang dilakukan dengan melakukan studi
literature tentang sistem yang sudah ada dari berbagai sumber.
b. Tahap desain konfigurasi yang terdiri dari :
1. Tahap penentuan parameter-parameter simulasi
2. Tahap perancangan simulasi dan diagram alir jaringan
3. Tahap penentuan skenario simulasi
4. Tahapan penentuan parameter yang dianalisis
III.3 Parameter-parameter simulasi
Untuk menganalisis proses mekanisme kerja dari pemodelan simulasi agar
didapatkan model yang mendekati kenyataan yang ada di lapangan, adapun beberapa
parameter simulasi yang digunakan pada simulasi handover LTE ini diperlihatkan pada
Tabel III.1. Parameter pada tabel tersebut merupakan parameter-parameter dasar yang
digunakan dalam sistem telekomunikasi jaringan LTE.
Tabel III.1 Parameter Simulasi [12]
Parameter Nilai
Uplink bandwidth 5MHz
Downlink bandwidth 5MHz
Upliknk 38650 band (2,3
GHz)
Downlink 38650 band (2,3
GHz)
CQI generation
period
10 ms
Mode transmisi MIMO 2 x 2
Daya pancar UE 26 dBm
Noise Figure 5 dB
Daya pancar eNodeB 49 dBm
Noise Figure eNodeB 5 dB
Radius Cell 2000 m
III. 4 Diagram Alir Simulasi
Diagram alir dari simulasi handover pada jaringan LTE diperlihatkan pada
Gambar III.2 berikut.
Gambar III.4 Diagram alir dari simulasi handover pada jaringan LTE
III.5 Perancangan Simulasi
Dalam membuat sebuah Simulasi handover LTE terdapat beberapa tahap yakni:
1. Menentukan skenario handover yang akan disimulasikan. Pada tugas akhir ini
digunakan 4 (empat) skenario yang dijelaskan lebih detil di sub bab III.5.1
2. Menulis Program dengan bahasa C++ dan format .cc. Penulisan program sesuai
dengan yang skenario yang diinginkan dengan mengakses ns-3 LTE library
menggunakan ns3::LteHelper
3. Menentukan parameter konfigurasi yang digunakan dalam simulasi. Hal ini
dilakukan dengan menggunakan file input melalui ns-3::ConfigStore atau
langsung dalam skript program simulasi
4. Menentukan konfigurasi output yang akan ditampilkan, yaitu nilai delay, jitter
dan throughput serta grafik dari ketiga parameter tersebut yang dibandingkan
terhadap waktu menggunakan software Gnulpot.
5. Menjalankan program melaui terminal dengan perintah ./waf –run
<nama_program>.
6. Melakukan ploting dari hasil simulasi ns-3 mengunakan Gnuplot.
Tahap-tahap dalam Penulisan Program simulasi handover menggunakan ns-3 :
1. Initial boilerplate. Yaitu digunakan untuk mengakses libray yang akan
digunakan dalam hal ini yaitu core module, network module, internet
module, mobility module, LTE module, application module, point to
point module, config store module, flow monitor module, flow monitor
helper, packet sink. Kemudian untuk memulai program diawali dengan
“using name space ns3”. Untuk semua proses simulasi ditulis didalam
int
main (int argc, char*argv [])
{
…………………………
Simulator :: Stop (Seconds (waktu simulasi));
Simulator :: Run () ;
Simulator :: Destroy () ;
Return 0 ;
}
Int, main (int argc, char*argv []) merupakan perintah awal untuk
memulai sebuah skenario dalam simulasi NS 3. Simulator :: Stop
(Seconds (simTime)); merupakan perintah untuk menghentikan
simulasi sesuai dengan waktu yang akan ditentukan. Simulator :: Run
() ; merupakan perintah untuk mengeksekusi semua perintah.
Simulator :: Destroy () ; dan Return 0 ; merupakan perintah yang
digunakan untuk kembali ke kondisi awal pada saat simulasi selesai di
eksekusi.
2. Menentukan parameter simulasi pada NS3
Parameter yang digunakan pada simulasi adalah jumlah user,
jumlah eNodeB, kecepatan user, waktu simulasi, daya pancar eNodeB,
daya pancar user, noise figure UE, noise figure eNodeB, uplink
EARFCN, downlink EARFCN, transmission mode, UE transmission
power, UE noise figure, eNB transmission power, eNB noise figure,
cell radius.
3. Membuat helper objek
Untuk membuat helper objek pada simulasi NS3, menggunakan fungsi
Ptr<LteHelper> lteHelper = CreateObject<LteHelper> ();
Ptr<PointToPointEpcHelper>epcHelper=
CreateObject<PointToPointEpcHelper> ();
lteHelper->SetEpcHelper (epcHelper);
LTE helper digunakan untuk mengkonfigurasi berbagai parameter seperti
algoritma handover yang akan digunakan, tipe algoritma yang akan digunakan,
uplink downlink EAFRANC, konfigurasi X2 interface, dan trace layer pada UE.
4. Konfigurasi remote house, internet, dan routing
Untuk membuat remote house pada simulasi NS3 menggunakan fungsi
seperti dibawah ini :
NodeContainer remoteHostContainer;
remoteHostContainer.Create (1);
Ptr<Node> remoteHost = remoteHostContainer.Get (0);
InternetStackHelper internet;
internet.Install (remoteHostContainer);
Remote house dalam simulasi ini mengirimkan data ke setiap user.
Internet yang digunakan yaitu point to point ipv4 interface. Untuk konfigurasi
routing menggunakan ipv4staticroutinghelper. Ipv4 address untuk remote house
yaitu 7.0.0.0 dan Ipv4 mask untuk remote house yaitu 255.0.0.0
5. Membuat node UE dan eNodeB
Untuk membuat node UE dan eNodeB di simulasi NS3 menggunakan
NodeContainer ueNodes ;
NodeContainer enbNodes ;
enbNodes.Create (numberofEnbs) ;
ueNodes.Create (numberofUes) ;
NodeContainer merupakan perintah untuk membuat node pada NS3.
ueNodes dan enbNodes merupakan node yang akan dibuat dalam simulasi.
NumberofEnbs dan numberofUes adalah jumlah node dari ueNodes dan
enbNodes.
6. Konfigurasi mobilitas semua node
Dalam simulasi ini menggunakan dua model mobilitas yaitu
ns3::ConstantPositionMobilityModel dan
ns3::ConstantVelocityMObilityModel.
ns3::ConstantPositionMobilityModel merupakan perintah untuk
mengkonfigurasi mobilitas node yang diam. Sedangkan
ns3::ConstantVelocityMobilityModel merupakan perintah untuk
mengkonfigurasi mobilitas node yang bergerak dengan kecepatan yang
konstan.
Untuk mengkonfigurasi mobilitas node pada NS3 menggunakan
perintah:
Ptr<ListPositionAllocator> node =
Createobject<ListPositionAllocator> () ;
Node-> Add(Vector(x,y,z)) ;
Mobilityhelper nodemobility ;
nodemobility.SetMobilityModel(“Model mobility yang digunakan”) ;
nodemobility.SetPositionAllocator(node) ;
nodemobility.Install (node yang akan dikonfigurasi) ;
Ptr<ListPositionAllocator> merupakan perintah untuk menentukan
posisi sebuah node. “node” merupakan nama dari posisi tersebut.
Mobilityhelper merupakan perintah untuk mengkonfigurasi mobilitas
sebuah node.
7. Instal protocol stack di UE dan eNodeB
Perintah yang digunakan untuk memasukkan LTE device pada
eNodeB adalah NetDeviceContainer enbLteDevs = lteHelper-
>InstallEnbDevice (enbNodes); sedangkan untuk memasukkan LTE
device pada UE adalah NetDeviceContainer ueLteDevs = lteHelper-
>InstallUeDevice (ueNodes);
8. Instal IP stack di UE dan memasukkan IP address
Perintah yang digunakan untuk memasukkan IP address pada UE
adalah
Internet.Install (ueNodes);
Ipv4InterfaceContainer ueIpIfaces;
ueIpIfaces = epcHelper -> AssignUeIpv4Address
(NetdeviceContainer(ueLteDevs));
Internet.Install (ueNodes); merupakan perintah untuk menginstal
internet pada UE. Ipv4InterfaceContainer merupakan perintah untuk
membuat ipv4 interface yang akan di install di UE. ueIpIfaces = epcHelper
-> AssignUeIpv4Address (NetdeviceContainer(ueLteDevs)); merupakan
perintah untuk mebuat ipv4 interface pada UE
9. Menyambungkan UE ke eNodeB
Untuk menyambungkan UE ke eNodeB menggunakan perintah
sebagai berikut :
lteHelper->Attach(ueLteDevs.Get(u), enbLteDevs.Get(i)) ;
ueLteDevs.Get(u) merupakan inisialisasi UE dimana (u)
menunjukkan urutan user. enbLteDevs.Get(i)) merupakan inisialisasi dari
eNB yang akan disambungkan dengan UE dimana (i) adalah urutan eNB.
10. Instal Aplikasi setiap UE
Untuk menginstal aplikasi setiap UE menggunakan perintah
sebagai berikut ;
ApplicationContainer onOffApp;
OnOffHelper ueClient_Layanan ("ns3::UdpSocketFactory",
InetSocketAddress(ueIpIfaces.GetAddress (u), dlPort));
ueClient_Layanan.SetAttribute("DataRate", DataRateValue(DataRate
("100Mb/s")));
ueClient_Layanan.SetAttribute("PacketSize", UintegerValue(40096));
onOffApp.Start(Seconds(0.01));
onOffApp.Stop(Seconds(simTime));
ApplicationContainer onOffApp; merupakan perintah untuk membuat aplikasi
dalam hal ini menggunakan protocol UDP. ueIpIfaces.GetAddress (u) merupakan
alamat user yang akan dikirimkan data oleh remote house. DataRate dan PacketSize
merupakan parameter dari ApplicationContainer.
11. Cara mengkonfigurasi output
Cara mengkonfigursi output yang digunakan flow monitor dan menggunakan
metode multiple trace untuk koneksi Radio Resource Control (RRC) dan pemberitahuan
handover. Sedangkan Flow monitor untuk menampilkan posisi user yang bergerak,
waktu simulasi, jitter, delay, dan throughput
Perintah yang digunakan untuk mengkonfigurasi proses handover yaitu dengan
salah satu perintah sebagai berikut :
void
NotifyHandoverStartEnb (std::string context,
uint64_t imsi,
uint16_t cellid,
uint16_t rnti,
uint16_t targetCellId)
{
Std :: cout << proses hasil simulasi ;
}
Config::Connect ("/NodeList/*/DeviceList/*/LteEnbRrc/HandoverStart",
MakeCallback (&NotifyHandoverStartEnb));
Std :: cout << proses hasil simulasi ; merupakan hasil simulasi yang akan
dikeluarkan yakni pemberitahuan user akan terhubung dengan suatu cell dengan suatu
RNTI, pemberitahuan bahwa user berhasil terhubung dengan cell, pemberitahuan bahwa
user akan melakukan sebuah handover dan pemberitahuan bahwa user telah berhasil
melakukan handover.
Perintah yang digunakan untuk menampilakan nilai throughput, jitter, delay dan
posisi UE yaitu dengan salah satu perintah sebagai berikut :
void ThroughputMonitor (FlowMonitorHelper* fmhelper, Ptr<FlowMonitor> flowMon,
Ptr<Node> node)
{
…………..
{
std::cout << position.x;
std::cout <<"waktu ="<< Simulator::Now().GetSeconds ();
std::cout<<" Flow Ip ="<< fiveTuple.sourceAddress <<"->
"<<fiveTuple.destinationAddress;
std::cout<<"Jitter =" <<stats->second.jitterSum.GetSeconds() / (stats-
>second.rxBytes - 1);
std::cout<<"delay =" <<stats->second.delaySum.GetSeconds() / stats-
>second.rxBytes;
std::cout<<"Throughput =" << stats->second.rxBytes * 8.0 / (stats-
>second.timeLastRxPacket.GetSeconds()-stats-
>second.timeFirstTxPacket.GetSeconds())/1024/1024 << " Mbps"<<std::endl;
}
Simulator::Schedule(Seconds(1),&ThroughputMonitor, fmhelper, flowMon, node);
}
FlowMonitorHelper fmHelper;
NodeContainer flowmon_nodes;
flowmon_nodes.Add(remoteHost);
flowmon_nodes.Add(enbNodes);
Ptr<FlowMonitor> allMon = fmHelper.Install(flowmon_nodes);
allMon->SetAttribute("DelayBinWidth", DoubleValue(0.001));
allMon->SetAttribute("JitterBinWidth", DoubleValue(0.001));
allMon->SetAttribute("PacketSizeBinWidth", DoubleValue(20));
ThroughputMonitor(&fmHelper ,allMon, ueNodes.Get(u));
Rumus yang digunkan untuk mengukur Throughput yaitu:
(Nilai rxBytes * 8.0) /(waktu rxpacket sampai – waktu TxPacket sampai)/1024/1024.
Persamaan perhitungan throughput :
Throughput =
(1)
Dimana : Paket data diterima = (Nilai rxBytes * 8.0)
Lama pengamatan = /(waktu rxpacket sampai – waktu TxPacket
sampai)
Untuk mendapatkan nilai jitter, delay dan posisi UE ketika bergerak yaitu dengan
cara :
std::cout << position.x;
Rumus yang digunkan untuk mengukur Jitter yaitu:
Jitter =second.jitterSum.GetSeconds/ (rxBytes - 1);
Persamaan perhitungan Jitter :
Jitter =
(2)
Dimana : Total variasi delay = delay –Rata-rata delay
= second.jitterSum.GetSeconds
Total paket yang diterima = (rxBytes - 1)
Rumus yang digunkan untuk mengukur Delay yaitu:
Delay=second.delaySum.GetSeconds/ rxBytes;
Persamaan perhitungan Jitter :
Jitter =
(3)
Dimana : Total delay = second.delaySum.GetSeconds
Total paket yang diterima = rxBytes;
Flow monitor harus di install pada remote Host dan eNodeB. Agar posisi UE
dapat terukur saat bergerak, maka pada saat sebelum perintah “Simulator::Run();”
schedule di inisialisasikan untuk UE yang bergerak.
III.5.1 Perancangan Simulasi Skenario 1
1. Terdapat 5 user yaitu UE1-UE5. UE1 mengirim data video streaming
ke remote house sebesar 39980000 byte. Sedangkan UE2-UE5
mengirim data web browsing ke remote house sebesar 534000 byte
dengan bandwidth 5 MHz menggunakan modulasi 64QAM.
2. Posisi UEI bergerak dari eNB1 ke eNB2 sejauh 150 m dengan
kecepatan 5 km/jam[19]
.
3. Posisi UE2-UE5 tidak bergerak sedang menerima data web browsing
dari remote house. UE2-UE4 terhubung dengan eNB1 dan UE5
terhubung dengan eNB2.
4. Menghitung delay, jitter, dan troughput pada UE1. Gambar untuk
skenario 1 dapat di lihat pada gambar III.3
III.5.2 Perancangan Simulasi Skenario 2
1. Terdapat 5 user yaitu UE1-UE5. UE1 mengirim data video streaming
ke remote house sebesar 65230000 byte. Sedangkan UE2-UE5
mengirim data web browsing ke remote house sebesar 548000 byte
dengan bandwidth 10 MHz menggunakan modulasi 64 QAM.
2. Posisi UEI bergerak dari eNB1 ke eNB2 sejauh 150 m dengan
kecepatan 5 km/jam.
3. Posisi UE2-UE5 tidak bergerak sedang menerima data web browsing
dari remote house. UE2-UE4 terhubung dengan eNB1 dan UE5
terhubung dengan eNB2.
4. Menghitung delay, jitter, dan troughput pada UE1. Gambar untuk
skenario 1 dapat di lihat pada gambar dibawah ini :
Gambar III.3 Perancangan Simulasi Skenario 1 dan Skenario 2
III.5.3 Perancangan Simulasi Skenario 3
1. Terdapat 20 user yaitu UE1-UE20. UE1 mengirim data video
streaming ke remote house sebesar 43800000 byte. Sedangkan UE2-
UE20 mengirim data web browsing ke remote house sebesar 250250
byte dengan bandwidth 10 MHz menggunakan modulasi 64QAM
2. 15 UE terhubung dengan eNB1 dan 5 UE yang terhubung dengan eNB
3. Posisi awal UE1 bergerak dari eNB1 ke eNB2 dengan jarak 1000 m
dengan kecepatan konstan sebesar 40 Km/ Jam[20]
. Posisi UE2-UE20
tidak bergerak sedang mengirim data web browsing ke remote house.
UE2-UE15 terhubung dengan eNB1 dan UE16-UE20 terhubung
dengan eNB2.
4. Menghitung delay, jitter, dan troughput pada UE1. Gambar untuk
skenario 3 dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
Gambar III.5 Perancangan Simulasi Skenario 3
III.5.4 Perancangan Simulasi Skenario 4
1. Terdapat 20 user yaitu UE1-UE20. UE1 mengirim data web browsing
ke remote house sebesar 70660000 byte. Sedangkan UE2-UE20
mengirim data web browsing ke remote house sebesar 293970 byte
dengan bandwidth 10 MHz menggunakan modulasi 64 QAM.
2. 15 UE terhubung dengan eNB1 dan 5 UE yang terhubung dengan
eNB2.
3. Posisi awal UE1 bergerak dari eNB1 ke eNB2 dengan jarak 1000 m
dengan kecepatan konstan sebesar 40 Km/ Jam. Posisi UE2-UE20
tidak bergerak sedang mengirim data video streaming ke remote house.
UE2-UE15 terhubung dengan eNB1 dan UE16-UE20 terhubung
dengan eNB2.
4. Menghitung delay, jitter, dan troughput pada UE1. Gambar untuk
skenario 4 dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
Gambar III.6 Perancangan Simulasi Skenario 4
III.5.5 Perancangan Simulasi Skenario 5
1. Terdapat 5 user yaitu UE1-UE5. UE1 mengirim data video streaming
ke remote house sebesar 65230000 byte. Sedangkan UE2-UE5
mengirim data web browsing ke remote house sebesar 548000 byte
dengan bandwidth 10 MHz menggunakan modulasi 64 QAM.
2. Posisi UEI bergerak dari eNB1 ke eNB2 sejauh 150 m dengan
kecepatan 40 km/jam.
3. Posisi UE2-UE5 tidak bergerak sedang menerima data web browsing
dari remote house. UE2-UE4 terhubung dengan eNB1 dan UE5
terhubung dengan eNB2.
4. Menghitung delay, jitter, dan troughput pada UE1. Gambar untuk
skenario 1 dapat di lihat pada gambar dibawah ini :
Gambar III.7 Perancangan Simulasi Skenario 5
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pemodelan simulasi handover pada sistem komunikasi LTE ini dibuat
dengan software NS 3 (Network Simulator). Pada bab ini menampilkan analisis
dan hasil simulasi dari empat skenario. Hasil simulasi digunakan untuk
membandingkan kualitas layanan video streaming dengan web browsing pada
user yang mengalami proses handover serta membandingkan kualitas masing-
masing layanan video streaming dan web browsing terhadap perubahan
parameter-parameter simulasi, seperti kecepatan user, jarak antar eNodeB,
bandwidth dan jumlah user dalam simulasi. Terdapat tiga parameter yang akan
dianalisa pada simulasi handover LTE yaitu, throughput, jitter, dan delay untuk
layanan video streaming dan web browsing.
Pada simulasi ini, dirancang untuk satu user yang akan melakukan proses
handover. Hasil simulasi menggunakan metode multiple trace untuk koneksi RRC
dan menampilkan proses handover sedangkan flow monitor untuk menunjukkan
lokasi user yang bergerak, flow ip, jitter, delay, throughput.
Untuk menampilkan hasil simulasi dalam bentuk grafik digunakan aplikasi
Gnuplot. Grafik yang di tampilkan yakni perbandingan antara durasi pengiriman
data dengan throughput untuk user yang melakukan proses handover,
perbandingan antara durasi pengiriman dengan jitter untuk user yang melakukan
proses handover dan perbandingan antara durasi pengiriman dengan delay. Untuk
user yang melakukan proses handover.
IV.1 Hasil dan Analisis Simulasi
IV.1.1 Hasil dan Analisis Simulasi Skenario 1
IV.1.1.1. Hasil dan analisis simulasi Throughput UE1
Pada simulasi skenario UE1 menerima data video streaming dengan nilai
packet size 39980000 byte dengan bandwidth 5 MHz. UE1 mengirim data video
streaming ke remote house didapatkan rata-rata nilai throughput sebesar 10,9471
Mbps. Pada grafik terlihat proses handover terjadi pada detik ke 26,12 s sampai
dengan 26,1242 s.
Throughput maksimum 11,0349 Mbps yang terjadi pada detik ke 24. Dari
grafik terlihat penurunan throughput pada detik ke 26 sampai 27 s. Hal ini
disebabkan karena proses handover, setelah terjadi handover user melanjutkan
pengiriman data. Pengiriman data oleh remote house ke UE1 telah berakhir pada
detik ke 28.
Gambar IV.1 Throughput UE1 pada skenario 1
Handover
Untuk membuktikan nilai throughput di atas, diambil salah satu sampel
untuk UE1 pada detik pertama. Dari lampiran, output skenario 1 dapat dilihat
jumlah data yang sampai yaitu 1373836 byte dalam 137 paket yang dikirim dalam
durasi, 0,984938 s. setiap paketnya terdapat 28 byte tambahan data untuk header
tiap paket sesuai dari settingan flow monitor. Untuk total tambahan data yaitu 28 x
137 = 3836 byte. Jadi jumlah data video streaming yang diterima oleh UE1 pada
detik pertama yaitu 1373836-3836 = 1370000 byte. Untuk throughput UE1 pada
detik pertama yaitu
. Nilai throughput diatas sesuai
dengan nilai throughput pada lampiran data output skenario 1.
IV.1.1.2 Hasil dan analisis simulasi jitter UE1
Hasil simulasi pada gambar IV.2 menunjukkan jitter pada UE1 yang
mengirim data video streaming dengan nilai packet size 39980000 byte ke remote
house didapatkan rata-rata nilai jitter sebesar 2,62e-07s. Pada grafik terlihat , nilai
jitter maksimum sebesar 2,6713e-07 s. Sesuai standard jitter oleh Tiphon di sub
bab II.1.8.3, maka nilai jitter yang dihasilkan dari skenario 1 tergolong dalam
kualitas yang baik. Jitter maksimum terlihat pada detik pertama Hal ini
disebabkan karena kondisi trafik namun kondisi ini termasuk ideal sehingga
perubahan jitter tidak signifikan.
Gambar IV.2 Jitter UE1 pada skenario 1
IV.1.1.3 Hasil dan analisis simulasi delay UE1
Hasil simulasi pada gambar IV.3 menunjukkan delay pada UE1
yang mengirim data video streaming dengan nilai packet size 39980000
byte ke remote house didapatkan rata-rata nilai delay sebesar 2,14e-06 s.
Pada grafik terlihat nilai delay maksimum sebesar 2,1412e-06s. Sama
halnya dengan throughput dan jitter, delay kecil disebabkan karena
simulasi merupakan kondisi ideal. Pada detik ke 26 sampai 27 delay
meningkat disebabkan karena proses handover pada detik tersebut.
Handover
Gambar IV.3 delay UE1 pada skenario 1
IV.2.2 Hasil dan Analisis Simulasi Skenario 2
IV.2.2.1 Hasil dan analisis simulasi Throughput UE1
Pada simulasi skenario UE1 menerima data video streaming dengan nilai
packet size 65230000 byte dengan bandwidth 10 MHz. UE1 mengirim data video
streaming ke remote house didapatkan rata-rata nilai throughput sebesar 17,7960
Mbps. Pada grafik terlihat proses handover terjadi pada detik ke 26,12 s sampai
dengan 26,1242 s.
Throughput maksimum 17,8581 Mbps yang terjadi pada detik ke 26. Dari
grafik terlihat penurunan throughput pada detik ke 26 sampai 28 s. Hal ini
disebabkan karena proses handover, setelah terjadi handover user melanjutkan
Handover
pengiriman data. Pengiriman data oleh remote house ke UE1 telah berakhir pada
detik ke 28 s.
Gambar IV.4 Throughput UE1 pada skenario 2
Untuk membuktikan nilai throughput di atas, diambil salah satu sampel
untuk UE1 pada detik pertama. Dari lampiran, output skenario 2 dapat dilihat
jumlah data yang sampai yaitu 2216188 byte dalam 221 paket yang dikirim dalam
durasi, 0,984938 s. setiap paketnya terdapat 28 byte tambahan data untuk header
tiap paket sesuai dari settingan flow monitor. Untuk total tambahan data yaitu 28 x
221 = 6188 byte. Jadi jumlah data video streaming yang diterima oleh UE1 pada
detik pertama yaitu 2216188-6188 = 220000 byte. Untuk throughput UE1 pada
detik pertama yaitu
. Nilai throughput diatas sesuai
dengan nilai throughput pada lampiran data output skenario 2.
Handover
IV.2.2.2 Hasil dan analisis simulasi Jitter UE1
Hasil simulasi pada gambar IV.5 menunjukkan jitter pada UE1 yang
mengirim data video streaming dengan nilai packet size 65230000 byte ke remote
house didapatkan rata-rata nilai jitter sebesar 1,68e-07 s.
Dapat dilihat pada grafik, nilai jitter maksimum sebesar 1,7462e-07 s.
Sesuai standard jitter oleh Tiphon, maka nilai jitter yang dihasilkan dari skenario
1 tergolong dalam kualitas yang baik. Jitter maksimum terlihat pada detik pertama
Hal ini disebabkan karena kondisi trafik namun kondisi ini termasuk ideal sesuai
dengan standard Tiphon pada sub bab II.1.8.3 sehingga perubahan jitter tidak
signifikan. Pada grafik terlihat mengalami penurunan sampai detik ke 26 s.
Setelah proses handver pada detik ke 26 jitter mulai naik karena trafik pada
eNodeB2.
Gambar IV.5 Jitter UE1 pada skenario 2
Handover
IV.2.2.3 Hasil dan analisis simulasi delay UE1
Hasil simulasi pada gambar IV.6 menunjukkan delay pada UE1
yang mengirim data video streaming dengan nilai packet size 65230000
byte ke remote house didapatkan rata-rata nilai delay sebesar 1,87e-06 s.
Pada grafik terlihat nilai delay maksimum sebesar 1,870e-06s. Sama
halnya dengan throughput dan jitter, delay kecil disebabkan karena
simulasi merupakan kondisi ideal. Pada detik ke 26 sampai 29 delay
meningkat disebabkan karena proses handover pada detik tersebut.
Gambar IV.6 Delay UE1 pada skenario 2
Handover
IV.2.3 Hasil dan Analisis Simulasi Skenario 3
IV.2.3.1 Hasil dan analisis simulasi Throughput UE1
Pada simulasi skenario UE1 menerima data video streaming dengan nilai
packet size 43800000 byte dengan bandwidth 10 MHz. UE1 mengirim data video
streaming ke remote house didapatkan rata-rata nilai throughput sebesar 6,684
Mbps. Pada grafik terlihat proses handover terjadi pada detik ke 42,48 s sampai
dengan 42,4842 s.
Throughput maksimum 7,4441 Mbps yang terjadi pada detik ke 46. Dari
grafik terlihat penurunan throughput pada detik ke 40 sampai 41 s. Hal ini
disebabkan karena proses handover, setelah terjadi handover user melanjutkan
pengiriman data. Pengiriman data dari UE1 ke remote house telah berakhir pada
detik ke 46.
Gambar IV.7 Throughput UE1 pada skenario 3
Handover
Untuk membuktikan nilai throughput di atas, diambil salah satu sampel
untuk UE1 pada detik pertama. Dari lampiran, output skenario 3 dapat dilihat
jumlah data yang sampai yaitu 681904 byte dalam 68 paket yang dikirim dalam
durasi, 0,958938 s. setiap paketnya terdapat 68 byte tambahan data untuk header
tiap paket sesuai dari settingan flow monitor. Untuk total tambahan data yaitu 8 x
68 = 544 byte. Jadi jumlah data video streaming yang diterima oleh UE1 pada
detik pertama yaitu 681904-544 = 681360 byte. Untuk throughput UE1 pada detik
pertama yaitu
. Nilai throughput diatas sesuai dengan
nilai throughput pada lampiran data output skenario 3.
IV.2.3.2 Hasil dan analisis simulasi Jitter UE1
Hasil simulasi pada gambar IV.8 menunjukkan jitter pada UE1 yang
mengirim data video streaming dengan nilai packet size 43800000 byte ke remote
house didapatkan rata-rata nilai jitter sebesar 1,63e-06 s.
Dapat dilihat pada grafik, nilai jitter maksimum sebesar 1,9710 e-06 s.
Sesuai standard jitter oleh Tiphon, maka nilai jitter yang dihasilkan dari skenario
3 tergolong dalam kualitas yang baik sesuai dengan standard Tiphon pada sub bab
II.1.8.3. Jitter maksimum terlihat pada detik pertama hal ini disebabkan karena
kondisi trafik namun kondisi ini termasuk ideal sehingga perubahan jitter tidak
signifikan. Pada grafik terlihat mengalami penurunan jitter, setelah proses handver
pada detik ke 42.
Gambar IV.8 Jitter UE1 pada skenario 3
IV.2.3.3 Hasil dan analisis simulasi delay UE1
Hasil simulasi pada gambar IV.9 menunjukkan delay pada UE1
yang mengirim data video streaming dengan nilai packet size 43800000
byte ke remote house didapatkan rata-rata nilai delay sebesar 2,59e-06 s.
Pada grafik terlihat nilai delay maksimum sebesar 2,7844e-06 s. Sama
halnya dengan throughput dan jitter, delay kecil disebabkan karena
simulasi merupakan kondisi ideal. Delay terbesar terjadi pada detik
pertama akibat pengiriman paket yang besar dan trafik pada eNodeB1.
Nilai delay kembali besar pda saat proses handover pada detik 42 s dan
nilai delay kembali menurun setelah UE1 berhasil handover di eNodeB2.
Handover
Gambar IV.9 Delay UE1 pada skenario 3
IV.2.4 Hasil dan Analisis Simulasi Skenario 4
IV.2.4.1 Hasil dan analisis simulasi Throughput UE1
Pada simulasi skenario UE1 mengirim data web browsing dengan nilai
packet size 70660000 byte dengan bandwidth 10 MHz. UE1 mengirim data web
browsing ke remote house didapatkan rata-rata nilai throughput sebesar 12,3990
Mbps. Pada grafik terlihat proses handover terjadi pada detik ke 42,48 s sampai
dengan 42,4842 s.
Throughput maksimum 12,5675 Mbps yang terjadi pada detik ke 44. Dari
grafik terlihat nilai throughput mengalami perubahan dan cenderung meningkat,
hal ini sesuai dengan teori yang ada. Namun nilai throughput mengalami
Handover
penurunan mulai detik ke 20 sampai detik ke 42. Hal ini disebabkan pergerakan
UE1 yang menjauhi eNodeB1 sehingga nilai RSRQ ikut menurun dan
menyebabkan nilai throughput menurun. Setelah UE1 berhasil koneksi dengan
eNodeB2, nilai throughput kembali meningkat menjadi 12,5675 Mbps.
Gambar IV.10 Throughput UE1 pada skenario 4
Untuk membuktikan nilai throughput di atas, diambil salah satu sampel
untuk UE1 pada detik pertama. Dari lampiran, output skenario 4 dapat dilihat
jumlah data yang sampai yaitu 1413948 byte dalam 141 paket yang dikirim dalam
durasi, 0,973938 s. setiap paketnya terdapat 68 byte tambahan data untuk header
tiap paket sesuai dari settingan flow monitor. Untuk total tambahan data yaitu 8 x
Handover
141 = 1128 byte. Jadi jumlah data web browsing yang diterima oleh UE1 pada
detik pertama yaitu 1413948-1128 = 1412820 byte. Untuk throughput UE1 pada
detik pertama yaitu
. Nilai throughput diatas sesuai
dengan nilai throughput pada lampiran data output skenario 4
IV.2.4.2 Hasil dan analisis simulasi Jitter UE1
Hasil simulasi pada gambar IV.11 menunjukkan jitter pada UE1 yang
mengirim data web browsing dengan nilai packet size 70660000 byte ke remote
house didapatkan rata-rata nilai jitter sebesar 4,55e-07 s.
Dapat dilihat pada grafik, nilai jitter maksimum sebesar 4,79509e-07 s.
Sesuai standard jitter oleh Tiphon pada sub bab II.1.8.3, maka nilai jitter yang
dihasilkan dari skenario 4 tergolong dalam kualitas yang baik. Jitter maksimum
terlihat pada detik pertama, hal ini disebabkan karena kondisi trafik namun
kondisi ini termasuk ideal sehingga perubahan jitter tidak signifikan. Perubahan
jitter cenderung menurun. Setelah proses handover pada detik ke 42 s, nilai jitter
kembali menurun dengan signifikan hingga 4,3512e-07 s.
Gambar IV.11 Jitter UE1 pada skenario 4
IV.2.4.3 Hasil dan analisis simulasi delay UE1
Hasil simulasi pada gambar IV.12 menunjukkan delay pada UE1
yang mengirim data web browsing dengan nilai packet size 70660000 byte
ke remote house didapatkan rata-rata nilai delay sebesar 2,15e-06 s. Pada
grafik terlihat nilai delay maksimum sebesar 2,2074e-06s. Sama halnya
dengan throughput dan jitter, delay kecil disebabkan karena simulasi
merupakan kondisi ideal. Dari grafik terlihat mengalami penurunan nilai
delay baik setelah UE1 melakukan handover ataupun belum. Namun
setelah handover pada detik ke 42 nilai delay menurun secara signifikan
hingga 2,1317e-06 s.
Handover
Gambar IV.12 Delay UE1 pada skenario 4
IV.2.5 Hasil dan Analisis Simulasi Skenario 5
IV.2.5.1 Hasil dan analisis simulasi Throughput UE1
Pada simulasi skenario UE1 menerima data video streaming dengan nilai
packet size 65230000 byte dengan bandwidth 10 MHz. UE1 mengirim data video
streaming ke remote house didapatkan rata-rata nilai throughput sebesar 11,3437
Mbps.
Throughput maksimum 11,8581 Mbps yang terjadi pada detik ke 3. Dari
grafik terlihat penurunan throughput pada detik ke 26 sampai 28 s. Hal ini
disebabkan karena proses handover, setelah terjadi handover user melanjutkan
Handover
pengiriman data. Pengiriman data oleh remote house ke UE1 telah berakhir pada
detik ke 28 s.
Gambar IV.4 Throughput UE1 pada skenario 5
Untuk membuktikan nilai throughput di atas, diambil salah satu sampel
untuk UE1 pada detik pertama. Dari lampiran, output skenario 5 dapat dilihat
jumlah data yang sampai yaitu 1514228 byte dalam 151 paket yang dikirim dalam
durasi, 0,989938 s. setiap paketnya terdapat 28 byte tambahan data untuk header
tiap paket sesuai dari settingan flow monitor. Untuk total tambahan data yaitu 28 x
151 = 4288 byte. Jadi jumlah data video streaming yang diterima oleh UE1 pada
detik pertama yaitu 1514288-4288 = 1510000 byte. Untuk throughput UE1 pada
detik pertama yaitu
. Nilai throughput diatas sesuai
dengan nilai throughput pada lampiran data output skenario 5.
Handover
IV.2.2.2 Hasil dan analisis simulasi Jitter UE1
Hasil simulasi pada gambar IV.5 menunjukkan jitter pada UE1 yang
mengirim data video streaming dengan nilai packet size 65230000 byte ke remote
house didapatkan rata-rata nilai jitter sebesar 4,76e-07 s.
Dapat dilihat pada grafik, nilai jitter maksimum sebesar 5,1191e-07 s.
Sesuai standard jitter oleh Tiphon, maka nilai jitter yang dihasilkan dari skenario
5 tergolong dalam kualitas yang baik. Jitter maksimum terlihat pada detik ke 5
Hal ini disebabkan karena kondisi trafik namun kondisi ini termasuk ideal sesuai
dengan standard Tiphon pada sub bab II.1.8.3 sehingga perubahan jitter tidak
signifikan. Pada grafik terlihat mengalami penurunan sampai detik ke 10 s.
Setelah proses handover pada detik ke 10 jitter mulai naik karena trafik pada
eNodeB2.
Gambar IV.5 Jitter UE1 pada skenario 5
Handover
IV.2.2.3 Hasil dan analisis simulasi delay UE1
Hasil simulasi pada gambar IV.6 menunjukkan delay pada UE1
yang mengirim data video streaming dengan nilai packet size 65230000
byte ke remote house didapatkan rata-rata nilai delay sebesar 2,19e-06 s.
Pada grafik terlihat nilai delay maksimum sebesar 2,2675e-06s. Sama
halnya dengan throughput dan jitter, delay kecil disebabkan karena
simulasi merupakan kondisi ideal.
IV.2 Perbandingan bandwidth pada layanan video streaming handover LTE
IV.2.1 Perbandingan Skenario 1 dan Skenario 2
Dari hasil simulasi didapatkan bahwa bandwidth 10 MHz lebih baik
dibandingkan 5 MHz. Terlihat dari hasil throughput skenario 2 lebih besar
dibandingkan skenario 1. Untuk rata-rata nilai throughput layanan video
streaming pada bandwidth 5 MHz sebesar 10,9471 Mbps sedangkan pada
bandwidth 10 MHz sebesar 17,796. Hal ini sesuai dengan teori dimana semakin
besar bandwidth, maka nilai throughput dan data rate pun meningkat.
Pada hasil simulasi skenario 1 dan skenario 2, rata-rata Delay handover
untuk video streaming dengan bandwidth 5 MHz sebesar 10,9471 s sedangkan
delay handover untuk video streaming dengan bandwidth 10 MHz sebesar 17,796
s. Untuk nilai rata-rata jitter paket, layanan video streaming pada bandwidth 5
Mhz sebesar 2,62e-06 s sedangkan pada bandwidth 10 MHz sebesar 1,68e-07 s.
Sesuai dengan teori dimana semakin kecil delay dan jitter maka semakin baik pula
kualitas jaringan tersebut.
Tabel IV.1 Perbandingan kualitas layanan video streaming dengan
perubahan bandwidth
Parameter Bandwidth
5 MHz 10 MHz
Throughput (Mbps) 10,9471 17,796
Jitter (s) 2,62e-07 1,68e-07
Delay (s) 2,14e-06 1,87e-06
IV.2.2 Perbandingan kualitas layanan handover
Dari hasil simulasi didapatkan bahwa kualitas layanan web browsing lebih
baik , terlihat dari nilai jitter dan delay yang lebih kecil dibandingkan layanan
video streaming dengan rata-rata delay handover untuk video streaming sebesar
2,59e-06 sedangkan delay handover untuk web browsing sebesar 2,15e-06. Dari
hasil simulasi delay handover untuk web browsing lebih baik dari delay handover
untuk video streaming. Untuk nilai rata-rata jitter, layanan video streaming
sebesar 1,63e-06 dan web browsing sebesar 4,55e-07. Sesuai standard jitter oleh
Tiphon, maka nilai jitter yang dihasilkan dari layanan video streaming dan web
browsing tergolong dalam kualitas yang baik.
Untuk throughput layanan web bowsing lebih baik dibandingkan layanan
video streaming, terlihat nilai throughput untuk video streaming 6,6840 Mbps
sedangkan web browsing sebesar 12,3990 Mbps.
Tabel IV.2 Perbandingan kualitas layanan video streaming dan web browsing
Parameter Layanan
Video Streaming Web Browsing
Throughput (Mbps) 6,684 12,3990
Jitter (s) 1,63e-06 4,55e-07
Delay (s) 2,59e-06 2,15e-06
IV.2.3 Perbandingan kualitas layanan video streaming terhadap jarak dan
kecepatan user yang berubah
Pada hasil simulasi untuk skenario 2 dan skenario 5 dapat disimpulkan
bahwa kecepatan user semakin rendah maka didapatkan kualitas layanan yang
baik. Dari hasil simulasi terlihat untuk UE yang bergerak dengan kecepatan 5
km/jam menunjukkan nilai throughputnya 17,7960 Mbps lebih besar
dibandingkan UE yang bergerak dengan kecepatan 40 km/jam dimana throughput
sebesar 11,3437 Mbps. Untuk nilai jitter pada skenario 5 lebih besar dibandingkan
skenario 2 sebesar 4,76e-06 sedangkan skenario 2 memiliki nilai jitter sebesar
1,68e-06. Sesuai standard jitter oleh Tiphon, maka nilai jitter yang dihasilkan dari
skenario 2 dan 5 tergolong dalam kualitas yang baik. Untuk perbandingan nilai
delay skenario 5 lebih besar dengan skenario 2 sebesar 2,19e-06 s sedangkan
skenario 2 sebesar 1,87e-06 s.
Tabel IV.3 Perbandingan kualitas layanan terhadap jarak dan kecepatan user yang
berubah
Parameter
Jarak dan kecepatan
150 m ; 5 km/jam 150 m ; 40 km/jam
Throughput (Mbps) 17,7960 11,3437
Jitter (s) 1,68e-07 4,76e-06
Delay (s) 1,87e-06 2,19e-06
Dari hasil analisa terlihat bahwa hasil simulasi yang dilakukan sesuai
dengan teori yang telah ada baik untuk nilai throughput, jitter dan delay untuk
jaringan LTE.
BAB V
PENUTUP
V.1 Kesimpulan
Analisis dan simulasi handover pada jaringan LTE telah berhasil
dilakukan dengan parameter throughput, jitter, dan delay dengan menggunakan
software NS-3, maka dapat diambil beberapa kesimpulan tentang kualitas layanan
jaringan LTE pada saat proses handover sebagai berikut :
1. Perbandingan kualitas layanan video streaming dan web browsing
didapatkan bahwa kualitas layanan web browsing jauh lebih baik
dibandingkan dengan video streaming dilihat dari perbandingan rata-rata
nilai throughput untuk web browsing sebesar 12,3990 Mbps dengan delay
2,15e-06 s dan nilai jitter sebesar 4,55e-07 s. Sedangkan untuk video
streaming 6,6840 Mbps dengan delay 2,59e-06 s dan nilai jitter sebesar
1,63e-06 s.
2. Perbandingan bandwidth pada layanan video streaming didapatkan bahwa
bandwidth 10 MHz lebih baik dibandingkan 5 MHz. Terlihat dari hasil
rata-rata nilai throughput layanan video streaming pada bandwidth 5 MHz
sebesar 10,9471 Mbps dengan delay 2,14e-06 s dan nilai jitter sebesar
2,62e-07 s sedangkan pada bandwidth 10 MHz nilai troughput sebesar
17,796 Mbps dengan delay 1,87e-06 s dan nilai jitter sebesar 1,68e-07 s.
3. Perbandingan kualitas layanan video streaming terhadap kecepatan user
yang berubah dengan jumlah user yang sama sebanyak 5 user diperoleh
bahwa kecepatan user semakin rendah maka didapatkan kualitas layanan
yang baik. Dari hasil simulasi terlihat untuk UE yang bergerak dengan
kecepatan 5 km/jam menunjukkan nilai throughput 17,7960 Mbps dengan
delay 1,87e-06 s dan nilai jitter sebesar 1,68e-07 sedangkan user yang
bergerak dengan kecepatan 40 km/jam menunjukkan nilai throughput
sebesar 11,3437 Mbps dengan delay 2,19e-06 s dan nilai jitter sebesar
4,76e-06 s.
V.2 Saran
1. Untuk melakukan simulasi handover pada jaringan LTE sebaiknya
menggunakan software OPNET 17.0 yang dapat menampilkan animasi
dari hasil simulasi tersebut.
2. Implementasi teknologi jaringan LTE di Indonesia masih dalam
pengembangan khususnya untuk aturan regulasi terkait spektrum di
jaringan 4G LTE.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Daniel, Bagus, Yohan. (2014). Analisis Penerapan Teknologi LTE Di
Indonesia Berdasarkan Perspektif Regulator Telekomunikasi. Skripsi pada
Universitas Bina Nusantara : Jakarta.
[2] Usman Kurniawan Uke dkk. Fundamental Teknologi Seluler-LTE,
Bandung : Rekayasa Sains, 2012.
[3] Siburian, Sandi. (2009). Evaluasi Kinerja MIMO-OFDMA Dengan
Modulasi Adaptif Pada Long Term Evolution Dalam Arah Downlink .
Skripsi pada Universitas Sumatera Utara: Medan.
[4] Riyansyah, Deris. (2010). Analisa Kelayakan Migrasi BTS 3G Berbasis
WCDMA Menuju Jaringan LTE di DKI Jakarta (Studi Kasus: PT.
Telkomsel) . Skripsi pada Universitas Indonesia: Jakarta.
[5] Faradila Mustafa, Sari Mutmainna Rifai. (2012). Analisis dan Simulasi
Handover Pada Jaringan High Speed Downlink Packet Access (HSDPA).
Skripsi pada Universitas Hasanuddin (UNHAS): Makassar.
[6] Muhammad Zen Samsono Hadi, ST, MSc. Performance And Monitoring
Network. (ebookbrowsee.net/modul-11-analisa-qos-pdf-d184898448) (28
November 2011).
[7] Vehanen, Joona. (2011). Handover between LTE and 3G Radio Access
Technologies: Test Measurement Challenges And Field Environment Test
Planning. Thesis pada Universitas Aalto : Espoo, Finlandia
[8] Haryati, vidya. (2012). Analisa QoS Long Term Evolution (LTE) Terhadap
Pengaplikasian Interface X2 Saat Handover. Skripsi pada Institut
Teknologi Telkom : Bandung
[9] http://www.lteandbeyond.com/2012/03/s1-interface-based-
handover.html#more
[10] http://www.nsnam.org/docs/tutorial/html/getting-started.html
[11] A.D Nguyen. Integration Of IEC 61850 MMS and LTE to Support Remote
Control Communication In Electricity Distibution Grid. Thesis pada
Universitas Twente : Belanda
[12] Tom hendorson, L.Felipe Perrone. NS-3 Advanced Tutorial : Visualization
and Data Collection. March 2013. Ns3 consortium meeting.
[13] http://www.nsnam.org/docs/models/html/lte-design.html
[14] Tiphon. “Telecomunication and Internet Protocol Harmonization
Over Network (TIPHON) General aspects of Quality of Service
(QoS)”. DTR/TIPHON-05006(cb0010cs.PDF).1999
[15] V.Srinivisa. Interoperable UE Handovers in LTE. Radisys White
Paper. 2011
[16] http://frankrayal.com/2011/06/27/lte-peak-capacity/
[17] http://www.telecomsource.net/showthread.php?3155-LTE-UL-and-
DL-peak-data-rate-with-different-bandwidth-and-techniques
[18] Helenius, Atte. Performance of Handover in Long Term Evolution. Thesis
pada Universitas Aalto : Finlandia
[19] http://health.detik.com/read/2012/01/21/075851/1821648/766/bi
asakan-jalan-dengan-kecepatan-14-meter-detik-agar-panjang-umur
[20] Kurniawan,dkk. Rancang Bangun Alat Bantu Peringatan Batas Laju
Kendaraan Umum Melalui Infrared dengan Menggunakan Mikrokontroler
ATMEGS 16 dan IC ISD 2590. Skripsi pada Institut Teknologi Sepuluh
November (ITS) : Surabaya