tugas siskomber teknologi 4glte fix
DESCRIPTION
Tugas Siskomber Teknologi 4glte FixTRANSCRIPT
MAKALAH
SISTEM KOMUNIKASI BERGERAK
TEKNOLOGI GSM 4G LTE
Disusun Oleh :
1. Eric Novalino (14223719)
2. Fadkhuli Sholih Fahmi (14223720)
3. Fajar Hadi Putra (14223721)
4. Fatharani Sofyan (14223722)
5. Harishka Muhammad (14223727)
6. Herdiansyah (14223728)
7. Iin Alawiyah (14223729)
8. Indra Firdaus (14223731)
9. Isnaini Nur Baity (14223732)
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL
2015
2
ABSTRAK
Standard teknologi wireless dituntut harus terus mengalami evolusi menjadi semakin
baik, baik dalam hal penyediaan layanan mobile broadband, kecepatan data dan area akses
yang semakin luas. Hal itu jika dilihat dari sisi pelanggan, sedangkan dari sisi penyedia
jaringan juga perlu desain jaringan yang lebih sederhana dan dapat bekerja dengan
seoptimum mungkin.
Teknologi Long Term Evolution atau sering disebut LTE menjawab persoalan
tersebut. Sejauh ini teknologi ini banyak dikenal orang 3G atau 3,5G (HSDPA). LTE ini
dianggap yang paling siap menuju 4G, meskipun standarnya belum memenuhi standar 4G,
sehingga sering disebut 3,9G. LTE dengan arsitektur jaringan yang lebih sederhana serta
radio akses yang digunakan adalah OFDM pada arah downlink dan Single Carrier FDMA
(SC-FDMA) pada arah uplink, memungkinkan laju data sebesar 100 Mbps (downlink) dan 50
Mbps (uplink) dengan spectrum bandwidth 20 MHz. Studi ini bertujuan untuk memberikan
gambaran perkembangan dan kelebihan teknologi 4G-LTE di Indonesia, arsitektur &
layanan LTE, serta perkembangan LTE di Indonesia.
Kata Kunci : LTE, 4G
3
BAB I
PENDAHULUAN
Global System for Mobile Communication (GSM) adalah sebuah teknologi
komunikasi selular yang bersifat digital. Teknologi telekomunikasi merupakan salah satu
teknologi yang berkembang dengan sangat cepat. Teknologi telekomunikasi saat ini sangat
mengalami perkembangan yang sangat pesat. Mulai dari perkembangan 1G sampai pada 4G
yang banyak dikembangkan saat ini. Hal ini sangat menuntut operator maupun konsumen
untuk mampu mengunakan dan mengembangkan dari kemajuan teknologi telekomunikasi itu.
karena jika tidak maka suatu negara akan mengalami ketinggalan dalam perkembangan
teknologi telekomunikasi.
Dalam kurun waktu 10 tahun sejak lahirnya AMPS sudah terjadi perkembangan yang
sangat pesat dengan berbagai penemuan atau inovasi teknologi komunikasi dan pada akhir
tahun 90-an muncullah teknologi 2G (Generasi Kedua). Perbedaan utama dari teknologi 1G
dan 2G adalah 1G masih menggunakan system Analog sedangkan 2G sudah menggunakan
sistem digital. Dengan adanya kehadiran teknologi generasi kedua, maka muncullah teknologi
selular yang baru yaitu, GSM. yang merupakan suatu sistem komunikasi wireless2G. Pada
awal tahun 2000-an muncullah teknologi generasi 2.5 (2.5 G) yang mempunyai kemampuan
transfer data yang lebih cepat. Yang terkenal dari generasi ini adalah GPRS (General Packet
Radio Service) dan EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution). Suatu protokol yang
mengatur cara kerja transfer data pada system wireless GSM. Dalam teorinya kecepatan
transfer data EDGE dapat mencapai 384 Kbps. Setelah adanya teknologi generasi pertama,
kedua dan teknologi 2.5G, maka disusul kemudian dengan generasi ketiga (3G) yang
menawarkan kelebihan yang lebih baik lagi baik dari segi kemampuan fitur dan transfer data
dengan memiliki kecepatan transfer data lebih cepat dari sebelumnya dalam menghadirkan
layanan yang sangat dibutuhkan oleh pelanggan. Selanjutnya setelah teknologi 3G
pengembangan akan jaringan dan berbagai peralatan pendukungnya terus dilakukan hingga
saat ini lahirlah teknologi LTE (Long Term Evolution).
4
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Teknologi LTE (Long Term Evolution)
Long Term Evolution adalah sebuah nama yang diberikan pada sebuah projek dan
Third Generation Partnership Project (3GPP) untuk memperbaiki standar mobile phone
generasi ke-3 (3G) yaitu UMTS WCDMA. LTE ini merupakan pengembangan dan
teknologi sebelumnya, yaitu UMTS (3G) dan HSPA (3.5G) yang mana LTE disebut sebagai
generasi ke-4 (4G). Pada UMTS kecepatan transfer data maksimum adalah 2 Mbps, pada
HSPA kecepatan transfer data mencapai 14 Mbps pada sisi downlink dan 5,6 Mbps pada sisi
uplink, pada LTE ini kemampuan dalam memberikan kecepatan dalam hal transfer data
dapat mencapai 100 Mbps pada sisi downlink dan 50 Mbps pada sisi uplink. Selain itu LTE
ini mampu mendukung semua aplikasi yang ada baik voice, data, video, maupun IPTV.
LTE diciptakan untuk memperbaiki teknologi sebelumnya. Kemampuan dan
keunggulan dari LTE terhadap teknologi sebelumnya selain dari kecepatannya dalam
transfer data juga karena LTE dapat memberikan coverage dan kapasitas layanan yang
lebih besar, mengurangi biaya operasional, mendukung penggunaan multiple-antena,
fleksibel dalam penggunaan bandwidth operasinya dan juga dapat terhubung atau
terintegrasi dengan teknologi yang sudah ada. Perkembangan telekomunikasi menurut
standar 3GPP (3rd Generation Partnership Project) terlihat pada Gambar 1. Pada Gambar 1
dapat dilihat bahwa LTE merupakan evolusi dari jaringan seluler yang dipersiapkan untuk
teknologi 4G.
Gambar 2.1 Evolusi Jaringan LTE
5
Adapun tujuan pengembangan teknologi pada 3GPP adalah sebagai berikut:
1. Kebutuhan akan pengembangan jaringan 3G dalam waktu yang akan datang.
2. Kebutuhan pelanggan akan kecepatan data yang tinggi dan quality of service (QOS).
3. Pengembangan teknologi packet switching.
4. Mengurangi biaya operasional karena arsitektur jaringan yang sederhana.
Bandwidth LTE adalah dari 1,4 MHz hingga 20 MHz. Operator jaringan dapat memilih
bandwidth yang berbeda dan memberikan layanan 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. 3GPP LTE dikembangkan untuk memberikan kecepatan data yang lebih
tinggi, latency yang lebih rendah, spektrum yang lebih luas dan teknologi paket radio
yang lebih optimal. Beberapa kelebihan dari LTE 4G adalah :
1. Mendukung bandwidth yang bervariasi yaitu, 1.4, 3, 5, 10, 15 and 20 MHz
2. Dukungan untuk semua gelombang frekuensi yang saat ini digunakan oleh system
IMT dan ITU-R, kompatibel dengan teknologi 3GPP sebelumnya dan teknologi
lainnya.
3. Di daerah kota dan perkotaan, frekuensi band yang lebih tinggi (seperti 2.6 GHz di
Uni Eropa) digunakan untuk mendukung kecepatan tinggi mobile broadband.
4. Dukungan untuk MBSFN (Multicast Broadcast Single Frequency Network). Fitur ini
dapat memberikan layanan seperti Mobile TV menggunakan infrastruktur LTE, dan
merupakan pesaing untuk layanan DVB-H berbasis siaran TV.
Beberapa kekurangan menggunakan teknologi 4G LTE adalah :
1. Teknologi LTE menggunakan MIMO (Multiple Input Multiple Output), merupakan
teknologi yang memerlukan antenna tambahan pada pancaran pangkalan jaringan
untuk transmisi data. Akibatnya, jika terjadi pembaharuan jaringan maka pengguna
perlu membeli mobile device yang baru untuk infrastruktur yang baru
2. Biaya untuk infrastruktur jaringan baru relatif mahal
3. Apabila jaringan diperbaharui, maka peralatan baru harus diinstal
2.2 Arsitektur LTE (Long Term Evolution)
Arsitektur jaringan LTE dirancang untuk tujuan mendukung trafik paket switching
dengan mobilitas tinggi, quality of service (QOS), dan latency yang kecil. Pendekatan packet
switching ini memperbolehkan semua layanan termasuk layanan voice menggunakan koneksi
6
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 2.
Gambar 2.2 Arsitektur Jaringan LTE
Semua interface 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 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,
7
packet filtering, dan routing.
a) eNodeB
Jaringan akses pada LTE terdiri dari satu elemen, yaitu eNodeB. eNodeB (eNB)
merupakan interface dengan UE (User Equipment). eNodeB berfungsi untuk Radio
Resurce Management (RRM) dan sebagai transceiver. Sebagai RRM, fungsi eNodeB
adalah untuk mengontrol dan mengawasi pengiriman sinyal yang dibawa oleh sinyal
radio, berperan dalam autentikasi atau mengontrol kelayakan data yang akan melewati
eNodeB, dan untuk mengatur scheduling.
b) Mobility Management Entity (MME)
MME dapat dianalogikan sebagai MSC pada jaringan GSM. MME adalah node-
control utama pada jaringan akses LTE. MME bertanggung awab untuk prosedur
paging untuk idlemode UE termasuk retransmisi. MME juga bertanggung jawab
dalam prosesaktivasi/deaktivasi dan autentikasi user (dengan bantuan HSS). MME
juga berfungsi untuk mengatur handover, yaitu memilih MME lain untuk handover
dengan MME lain, atau memilih SGSN untuk handover dengan jaringan akses
2G/3G.
c) Serving Gateway (SGW)
SGW terdiri dari dua bagian, yaitu 3GPP Anchor dan SAE Anchor. 3GPP Anchor
berfungsi sebagai gateway paket data yang berasal dari jaringan 3GPP, sedangkan
SAE Anchor berfungsi sebagai gateway jaringan non-3GPP. SGW merutekan dan
memforward paket datauser, sambil juga berfungsi sebagai mobility anchor saat
handover antar eNodeB dan untuk menghubungkan LTE dengan jaringan lain yang
sudah ada.
d) Home Subscriber Server (HSS)
HSS adalah database utama yang ada pada jaringan LTE. HSS adalah sebuah super
HLR yang mengkombinasikan fungsi HLR sebagai database dan AuC sebagai
autentikasi.
2.3 Aspek Interface Radio LTE
Spesifikasi LTE telah ditetapkan oleh 3GPP untuk user equipment (UE) dan eNodeB.
2.3.1 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
8
uplink adalah arah dari UE menuju eNodeB seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.3. Pada
arah downlink teknik akses yang digunakan adalah orthogonal frequency division modulation
access (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 2.3 Arah transmisi downlink dan uplink
Pada teknik OFDM setiap subcarrier adalah orthogonal sehingga akan
menghemat spektrum frekuensi dan setiap subcarrier tidak akan saling
mempengaruhi .
2.3.2 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 umumnya 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
9
time slot yang berbeda [24]. Perbedaan teknik FDD dan TDD dapat dilihat pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 FDD dan TDD pada LTE
dapat dilihat bahwa dalam teknik FDD lebih banyak menggunakan spektrum frekuensi
yang tersedia. FDD lebih unggul dalam menangani latency dibandingkan TDD karena kanal
harus lebih lama menunggu waktu pemprosesan dalam multiplexing.
Interface radio LTE mendukung frequency divison duplex dan time divison duplex
(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 di antara uplink dan downlink
dimana koneksi uplink dan downlink tidak digunakan secara simultan. LTE dapat
menggunakan kembali semua band frekuensi yang digunakan pada UMTS.
2.4 Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) adalah sebuah teknik transmisi
yang menggunakan beberapa buah frekuensi (multicarrier) yang saling tegak lurus
(orthogonal). Masing-masing subcarrier tersebut dimodulasikan dengan teknik modulasi
konvensional pada rasio simbol yang rendah. Prinsip kerja dari OFDM dapat dijelaskan
melalui gambar blok diagram berikut :
10
Gambar 2.5 Blok diagram OFDM
Pada gambar 2.5 dapat dijelaskan secara rinci proses dari OFDM baik pada
pengirim maupun penerima.
2.5 Single Carrier Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA)
Single Carrier Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) adalah suatu teknik
multiple access baru yang akan digunakan untuk uplink pada LTE. SC- FDMA merupakan
versi pengguna jamak dari modulasi Single Carrier dengan Frequency Domain Equalization
(SC/FDE). Teknik ini dapat pula dikatakan sebagai pengembangan dari OFDMA yang telah
ada sebelumnya.
SC-FDMA mempunyai struktur dan performa yang mirip dengan OFDM, hanya saja
pada teknik ini terdapat penambahan proses DFT (Discrete Fourier Transform) pada
transmitter. Berbeda dengan OFDM, pada SC-FDMA ini setiap simbol data disebar di
beberapa subcarrier, sehingga disebut juga DFT-spread OFDM.
Secara rinci proses transmisi SC- FDMA dapat dilihat sebagai berikut:
Gambar 2.6 Diagram blok SC-FDMA
11
2.6 Arsitektur LTE dalam Sistem Komunikasi Seluler
Arsitektur dasar jaringan sistem komunikasi seluler terdiri dari tiga bagian utama, yaitu:
a) Base Station Subsystem (BSS) atau disebut juga Radio SubSystem (RSS), yang terdiri
dan MS, BTS, BSC, dan TRAU.
b) Network Switching Subsystem (NSS), yang terdiri dan MSC, HLR, VLR, AuC, dan
EIR.
c) Operation and Maintenance System (OMS)
2.6.1 Base Station Subsystem (BSS)
Dalam terminologi GSM, suatu BSS adalah gabungan sebuah BSC dan semua BTS yang
dikontrolnya serta sebuah TCE atau TRAU.
Base Transciever Station (BTS)
BTS merupakan tranceiver yang mendefinisikan sebuah sel dan menangani hubungan
link radio dengan Mobile Station (MS). BTS terdiri dan perangkat pemancar dan
penerima, seperti antena dan pemroses sinyal untuk sebuah interface.
Base Station Controller (BSC)
BSC berfungsi untuk memonitor dan mengontrol sejumlah BTS. BSC juga mengatur
sumber radio untuk sebuah BTS atau lebih. BSC menangani radio-channel setup
(pengalokasian/pelepasan kanal), frequency hopping, dan handover intern BSC.
Transcoder and Rate Adaptation Unit (TRAU)
TRAU biasa juga disebut dengan TCE (Transcoding Equipment). Tugas dan TRAU
antara lain adalah adaptasi bit rate antara BSC dan MSC. Hubungan informasi
kontrol (SS7) dan adaptasi bit rate untuk transmisi data melalui telepon mobile.
2.6.2 Network Switching Subsystem (NSS)
Mobile Switching Center (MSC)
MSC pada jaringan GSM merupakan suatu peralatan yang melakukan fungsi
switching dasar yang mirip dengan sentral digital pada ISDN ditambah dengan
pengaturan mobilitas pelanggan.
Fungsi utama MSC adalah untuk koordinasi panggilan antar pelanggan GSM,
termasuk fungsi call routing dan call control. MSC juga bertanggung jawab atas
pengalokasian dan pelepasan kanal radio melalui BSC beserta mekanisme location
updating, handover, dan satu sel ke sel yang lainnya.
Fungsi lain MSC adalah sebagai penghubung antara satu jaringan GSM dengan
jaringan lainnya melalui Internetworking Function (IWF).
12
Home Location Register (HLR)
HLR berisi rekaman database permanen dan pelanggan dan merupakan database
user yang utama. HLR juga berisi rekaman lengkap lokasi terkini dan user.
Visitor Location Register (VLR)
VLR berisi database sementara dan pelanggan, digunakan untuk pelanggan lokal dan
yang sedang melakukan roaming. VLR memiliki pertukaran data yang lebih luas
dan pada HLR. VLR diakses oleh MSC untuk setiap panggilan, dan setiap MSC
dengan sebuah VLR, tetapi satu VLR dapat terhubung dengan beberapa MSC.
Authentication Center (AuC)
AuC memproteksi jaringan GSM terhadap penggunaan illegal oleh user yang bukan
pelanggan jaringan tersebut. AuC juga memproteksi jaringan terhadap
penyalahgunaan data pelanggan GSM. AuC antara lain berisi parameter autentikasi
pelanggan untuk mengakses jaringan GSM, dan juga perangkat keras khusus untuk
menjalankan algoritma enkripsi.
Equipment Identity Register (EIR)
EIR merupakan register penyimpan data seluruh mobile stations. EIR berisi IMEIs
(International Mobile Equipment Identities), yang merupakan nomor seri perangkat
dan tipe code tertentu. Mobile Equipment dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu
Blacklist, Grey list, White list.
2.7.3 Operation and Maintenance System (OMS)
OMS bertanggung jawab untuk memonitor dan mengontrol jaringan GSM (semua
elemen jaringan) dan mengkombinasikan semua fungsi yang diperlukan untuk manjaga
konsistensi fungsional sistem secana global. OMC juga melakukan pengaturan pelanggan dan
tagihan.
2.7 Layanan - Layanan LTE
LTE menjanjikan peningkatan pada layanan mobile broadband dan akan
menambahkan layanan value-added yang menarik melalui kombinasi antara downlink dan
uplink yang sangat tinggi, lebih fleksibel, efisien dalam penggunaan spectrum dan dapat
mengurangi paket latency. Manfaat besar bagi pengguna antara lain adalah streaming skala
besar, download dan berbagi video, music dan konten multimedia yang semakin lengkap.
Pelanggan yang menggunakan bisnis LTE dapat memberikan transfer file dalam ukuran yang
13
besar dengan kecepatan tinggi, video conference berkualitas tinggi. Layanan tersebut
memerlukan throughput yang signifikan lebih besar untuk dapat memberikan quality of
service. Berikut beberapa layanan dan aplikasi LTE :
14
Tabel 1. Layanan – Layanan LTE
15
BAB III
KESIMPULAN
Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari makalah ini antara lain :
1. LTE merupakan pengembangan dari teknologi sebelumnya, yaitu UMTS (3G) dan
HSPA (3.5G) yang mana LTE disebut sebagai generasi ke-4 (4G).
2. LTE diciptakan untuk memperbaiki teknologi sebelumnya. Kemampuan dan
keunggulan dari LTE terhadap teknologi sebelumnya selain dari kecepatannya dalam
transfer data juga karena LTE dapat memberikan coverage dan kapasitas layanan yang
lebih besar, mengurangi biaya dalam operasional, mendukung penggunaan multiple-
antena, fleksibel dalam penggunaan bandwidth operasinya dan juga dapat terhubung
atau terintegrasi dengan teknologi yang sudah ada.
3. 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.
4. Pada arah downlink teknik akses yang digunakan adalah orthogonal frequency division
modulation access (OFDMA) dan pada arah uplink teknik akses yang digunakan adalah
single carrier frequency division multiple access (SC-FDMA).