TEORI CDMA2000 1x

Kuliah Online

Pencarian Artikel

Web Link

UNIVERSITAS PAKUAN
FKHMEI

Home

Teknologi Mobile

TEORI CDMA2000 1x

Ditulis oleh Agung Setiawan

Rabu, 04 Februari 2009 05:46

CDMA 2000 adalah pengembangan dari sistem CDMA One yang mampu mengakomodasi layanan data berkecepatan tinggi. Sedangkan CDMA2000 memiliki dua fasa pengembangan aitu CDMA2000 1x dan CDMA2000 3x. Perbedaan mendasar kedua fasa tersebut terletak ada kecepatan data yang dikirimkan. Fasa kedua memiliki kecepatan data sampai 5,6 Mbps, sedangkan CDMA2000 1x memiliki kecepatan data hanya sampai 614 Kbps.

Konfigurasi Jaringan CDMA2000 1x

Gambar 1. Konfigurasi jaringan CDMA2000 1x

Konfigurasi jaringan CDMA2000 1x secara umum seperti yang dapat dilihat pada Gambar 1,terdiri dari :

1.Base Transceiver Station (BTS)

BTS berfungsi mengalokasikan frekuensi dan daya serta sandi Walsh yang akan digunakan oleh pelanggan. BTS memiliki peralatan fisik radio yang digunakan untuk mentransmisikan dan menerima sinyal CDMA2000 ke pelanggan dan sebaliknya. Beberapa fungsi lainnya yaitu mengontrol frekuensi pembawa jamak pada site, mengatur alokasi daya untuk trafik overhead dan soft handoff pada arah forward(maju) dan mengenali sandi-sandi Walsh.

2.Base Station Controller (BSC)

BSC berfungsi mengontrol semua BTS yang berada di dalam daerah cakupannya serta mengatur rute paket data dari BTS ke PSDN atau sebaliknya serta trafik suara dari TS ke MSC atau sebaliknya.

3.Mobile Switching Center (MSC)

MSC atau sering juga disebut sebagai antarmuka antara BSC-BSC dengan PSTN dan
jaringan data ISDN ( Intregated Service Digital Network ) melalui gateway MSC
(G-MSC) mempunyai beberapa kegunaan sebagai berikut :
a.Mengatur komunikasi antara pelanggan seluler dan pelanggan jaringan telekomunikasi lainnya.
b.Melakukan koordinasi penyetelan panggilan dari dan keluar pengguna seluler.
c.Merupakan otak dari sistem radio seluler.
d.Mengatur panggilan baik originating call maupun terminating call.
e.Bertanggung jawab untuk set up, routing,informasi akunting, kontrol dan pengakhiran panggilan.

4.Packet Data Serving Node (PDSN)
PDSN merupakan komponen baru yang terdapat dalam sistem seluler berbasis CDMA2000 yang bertujuan untuk mendukung layanan paket data dan membentuk sejumlah fungsi tama dalam hal pemaketan data antara lain :
a.Membentuk, mengatur dan menghapuskan sesi point to point protocol (PPP) dengan pelanggan.
b.Mendukung layanan paket sederhana Internet Protocol (IP) dan mobile IP.
c.Mengirim paket dari dan menuju jaringan packet data eksternal.
d.Melakukan proses Authentication, Authorization and Accounting (AAA) terhadap MS client menuju AAA server, serta mengumpulkan penggunaan data yang terhubung dengan AAA server.

5.Authentication, Authorization and Accounting (AAA)

AAA melakukan proses authentication, authorization, dan accounting untuk jaringan paket data. AAA server berkomunikasi dengan PDSN melalui IP dan melakukan fungsi-fungsi sebagai berikut :
a.Authentication yang terhubung dengan koneksi PPP dan mobile IP.
b.Authorization untuk profil layanan, distribusi, keamanan dan manajemen

6.Home Agent

Home Agent berfungsi untuk menelusuri lokasi MS sekaligus mengecek apakah paket data telah diteruskan pada MS tersebut.

7.Router

Router berfungsi untuk menentukan rute paket dari dan menuju elemen-elemen jaringan dalam sistem CDMA2000.

8.Firewall
Firewall diperlukan untuk mengatur keamanan selama koneksi.
Proses Link Radio (Saluran Radio) Pada CDMA
Proses hubungan link radio pada sistem CDMA dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2.Proses hubungan radio pada CDMA

Proses link radio pada CDMA dibagi menjadi dua bagian yaitu pada arah forward atau down link (dari BTS ke MS) dan arah reverse atau uplink (dari MS ke BTS) yang melibatkan beberapa kanal-kanal logika untuk melakukannya. Beberapa kanal logika pada sistem CDMA adalah :

1. Kanal Pilot (Forward)

Kanal pilot ditransmisikan setiap saat secara kontinyu oleh BS pada kanal forward yang aktif. Setiap sel memiliki sinyal pembawa untuk sinyal pilot, yang digunakan untuk permulaan sinkronisasi, dengan cara pendeteksian waktu dan fasa sinyal tersebut dari MS. Setiap kanal pilot menggunakan kode yang sama (Walsh-0), tetapi dengan ofset fasa yang berbeda-beda yang digunakan untuk membeda-bedakan sinyal pilot dari sel tertentu. Karena kode yang sama digunakan oleh setiap sel, maka sinkronisasi dapat dilakukan dengan pendeteksian melalui seluruh kemungkinan dari fasa (ofset waktu) kode tersebut. Sinyal yang terkuat menunjukkan sel terbaik. Ada 512 kemungkinan dari ofset waktu tersebut.Sinyal pilot juga digunakan sebagai referensi fasa pembawa untuk demodulasi sinyal secara koheren oleh seluruh penerima di MS. Sinyal pilot ditransmisikan dengan level relatif lebih besar dari sinyal kanal yang lain, untuk menjamin pendeteksian ofset fasa sinyal pilot yang akurat, demikian pula untuk frekuensi fasa sinyal pembawa.Dengan sinyal pilot, rata-rata perbandingan level sinyal di antara BS dapat diukur. Dengan hal ini diperlukan MS untuk menentukan saat handoff. Daerah cakupan sel dapat dikontrol dengan menvariasikan level daya sinyal pilot.

2. Kanal Sinkronisasi

Kanal sinkronisasi merupakan kanal pada hubungan forward (maju) yang digunakan selama tahap pengaksesan sistem oleh MS. Setelah MS berhasil mengakses sistem, kanal ini dalamkondisi normal tidak digunakan lagi sampai panggilan berikutnya oleh MS tersebut. Frame dari kanal sinkronisasi sama dengan panjang deretan kode PN (Pseudo Noise) sinyal pilot. Frame tersebut ditransmisikan tepat bersamaan dengan deretan kode pilot tersebut. Pada penerimaannya sinyal sinkronisasi dapat dikodekan bersama-sama dengan sinyal pilot. Karena deretan kode PN sinyal pilot memiliki ofset fasa yang berbeda untuk setiap BS. Frame yang bersamaan dengan deretan kode PN BS membuat MS yang mulai mengakses sistem dengan mudah dapat menerima kanal sinkronisasi.Sinyal sinkronisasi mengandung informasi mengenai identitas sel (ID), level daya sinyal pilot dan waktu sinkronisasi sistem. Sinyal ini digunakan selama fasa inisialisasi, sesaat setelah off hook. Dari informasi kanal ini MS dapat menentukan pewaktuan sistem dan dapat menentukan daya pancar yang perlu untuk inisialisasi suatu panggilan. Setelah itu sinyal ini tidak digunakan lagi sampai off hook berikutnya. Kanal sinkronisasi hanya mengandung satu informasi yang disebut informasi sinkronisasi. Pesan ini menyediakan MS dengan parameter-parameter sistem, terutama pewaktuan dari pilot PN BS tersebut yang berhubungan dengan pewaktuan sistem dan laju data (data rate) kanal .

3. Kanal Paging
Setelah mendapatkan informasi sinkronisasi tersebut, MS akan melakukan sinkronisasi terhadap waktu sistem. MS kemudian menentukan dan mulai memonitor kanal paging. Kanal paging berisi 4 informasi utama yaitu :
a.Parameter sistem : berisi parameter regristasi dan detail kanal pilot.
b.Parameter akses : berisi informasi pada kanal akses.
c.Neighbor list : berisi informasi ofset dari kanal yang bersebelahan.
d.CDMA channel list : berisi frekuensi yang disediakan untuk kanal paging.

Fungsi utama kanal paging adalah untuk memanggil MS pada saat terjadinya panggilan. Sinyal paging juga memberitahu MS tentang informasi regristasi untuk mengunci kanal trafik terhadap MS lain yang tidak berkepentingan. Untuk menghemat baterai, kanal paging menggunakan mode time slot, Dengan MS diberitahukan informasi time slot-time slot tertentu pada saat regristasi, sehingga MS akan dipanggil hanya pada saat time slot tertentu tersebut.Laju data kanal paging dapat berupa 2400, 4800, atau 9600 bps. Setiap alokasi frekuensi kanal dapat terdiri dari 7 kanal paging (Walsh-2 s/d Walsh-8).Setiap MS hanya memonitor sebuah kanal paging. Kanal paging ditentukan dengan menelusuriseluruh kanal paging yang tersedia, tetapi BS dapat juga menunjukkan kanal paging tertentu pada sebuah MS.

4. Kanal Akses

Kanal akses menyediakan komunikasi dari MS ke BS pada saat MS tidak sedang memakai kanaltrafik. Seluruh transmisi pada kanal akses menggunakan mode 4800 bps. Fungsi utama kanal akses adalah untuk pengalamatan panggilan, respon terhadap page.Satu atau lebih kanal akses akan selalu berpasangan dengan kanal paging. Tiap kanal akses dibedakan berdasarkankode PN-nya. BS akan memberi respon terhadap kanal akses dengan memberikan pesan pada kanal paging, demikian sebaliknya MS memberi respon terhadap kanal paging dari BS melalui kanal akses.Kanal akses CDMA merupakan kanal akses yang acak. Beberapa pelanggan dapat saja secara bersamaan mengakses ke kanal akses. MS akan memilih secara acak sebuah kanal akses yang tersedia dari sejumlah kanal kases yang ada dan secara acak pula memilih ofset fasa kode PN-nya. Kecuali bila keduanya benar-benar sama baik kanal akses maupunfasa PN code, maka BS dapat menerima transmisi dari MS. Laju transmisi pada kanal akses dikontrol sedemikian rupa untuk mencapai efisiensi sistem, bila semakin banyak pelanggan yang mengakses kanal tersebut maka akan habis sumber daya pada BS.

5. Kanal Trafik

Kanal trafik merupakan kanal informasi (data) antara BS dan MS dan sebaliknya, bersama-sama dengan pensinyalannya. Ada 4 laju transmisi yang mungkin : laju 1, 1/2, 1/4 dan laju 1/8.

Handoff Pada Sistem CDMA

Handoff adalah suatu peristiwa perpindahan kanal dari MS tanpa terjadinya pemutusan hubungan dan tanpa melalui campur tangan dari pemakai. Peristiwa handoff terjadi karena pergerakan MS keluar dari cakupan sel asal dan masuk cakupan sel baru. Terdapat beberapa macam tipe handoff, diantaranya adalah :

1.Intersector / Softer handoff, terjadi ketika suatu MS berkomunikasi pada dua sektor dalam satu sel.
2.Intercell/ Soft Handoff, terjadi ketika suatu MS berkomunikasi pada sel yang berbeda. BS yang memiliki kontrol langsung pada MS tersebut dinamakan BS primer dan yang tidak memiliki kontrol langsung disebut BS sekunder.
3.Soft-softer Handoff, terjadi ketika suatu MS berkomunikasi pada dua sektor dari suatu sel dan satu sektor dari sel lainnya. Pada keadaan ini akan terjadi soft handoff antar sel dan softer handoff dalam satu sel.
4.Hard Handoff, tipe ini menggunakan metode break before make yang berarti harus terjadi pemutusan hubungan dengan kanal trafik lama sebelum terjadi hubungan baru.

Dari keempat tipe tersebut, Soft handoff adalah yang paling sering digunakan dalam sistem CDMA2000. Pada Soft handoff, calon kanal yang akan digunakan telah diduduki terlebih dahulu sebelum proses handoff yang sebenarnya terjadi, Dengan MS memulai komunikasi dengan BTS asal (make before break) sehingga menghasilkan kualitas yang baik. Gambaran tentang Soft handoff dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Soft Handoff Pada CDMA

Pilot Sets

Kanal pilot diidentifikasi dengan pilot ofset yang berurutan dan penempatan frekuensi. Pilot ini dihubungkan dengan kanal trafik forward pada link CDMA forward yang sama.Pada tiap pilot ditempatkan ofset yang berbeda dari PN code yang sama. Semua pilot dalam pilot set memiliki penempatan frekuensi CDMA yang sama. Pilot diidentifikasi oleh MS sama baiknya dengan pilot yang lainnya diidentifikasi oleh BS tetangga atau sektor, dikategorikan menjadi empat grup :

1.Active set

Set ini mengandung kumpulan pilot dengan kanal forward traffic ditempatkan pada MS. Karena ada tiga jari pada RAKE penerima pada MS, ukuran maksimum untuk active set adalah tiga pilot. BS menginformasikan MS mengenai isi dari active set dengan menggunakan channel assigment message dan/atau handoff direction message.

2.Candidate set

Set ini mengandung pilot yang tidak termasuk dalam active set. Walaupun pilot ini telahmenerima dengan kuat sinyal yang cukup untuk menandai bahwa kanal trafik forward yang dihubungkan telah sukses di demodulasi. Ukuran maksimum candidate set adalah enam pilot.

3.Neighbor set

Set ini terdiri dari pilot yang tidak termasuk dua kelompok sebelumnya dan merupakan pilot yang digunakan untuk memberitahukan sel terdekat untuk proses handoff. .Remaining setSet ini terdiri dari keseluruhan pilot dalam sistem kecuali yang terdapat pada active set, candidate set dan neighbor set.

MS akan memperkirakan daya pilot dan ambang untuk memperkirakan perubahan pilot set. MS memperkirakan daya pilot dengan membandingkan daya pilot dan daya total link forward yang diterima. Selama mencari pilot, MS akan terus membuat ofset kode PN yang digunakanyang bergantung pada komponen multipath-nya. MS menggunakan search window untuk pilot pada active dan candidate set. Besarnya search window ditentukan dalam PN chips.

Parameter Handoff

Parameter yang terdapat dalam prosedur handoff, yaitu :
a.Pilot Detection Threshold (T_ADD)

T_ADD mengontrol perubahan pilot dari neighboring/remaining set ke active/candidate set. Pilot berubah dari neighboring/remaining set ke active/candidate set apabila memiliki nilai yang lebih besar dari T_ADD.

b.Comparison Threshold (T_COMP)

T_COMP digunakan untuk mengontrol perubahan pilot dari candidate set ke active set. Pilot berubah dari candidate set ke active set apabila memiliki nilai yang lebih besar T_COMP x 0,5 dB daripada pilot active set.

c.Pilot Drop Threshold (T_DROP) dan Drop Timer Threshold (T_TDROP)

T_DROP dan T_TDROP mengontrol perubahan keluar dari active/candidate set. MS mengesettimer ketika lebih kecil dari T_DROP. Ketika timer lebih besar dari T_TDROP maka active/candidate set akan berubah jadi neighboring/remaining set.

d.NGHBR_MAX_AGE

Parameter ini mengontrol perubahan pilot dari neighbor set ke remaining set. MS mempunyai counter AGE untuk tiap pilot neighbor set. Apabila nilai counter tersebut lebih besar dari NGHBR_MAX_AGE maka pilot berubah dari neighbor set ke remaining set.

e.Search Window

MS menggunakan ketiga search window dibawah ini untuk mendeteksi sinyal pilot yang diterima :

1.SRCH_WIN_A, adalah search window yang digunakan untuk mendeteksi pilot dalam active dan candidate set. Window ini haruslah cukup besar untuk menampung seluruh multipath dan harus cukup kecil sehingga dihasilkan pendeteksian yang lebih baik. Delay yang dialokasikan adalah :

2.SRCH_WIN_N, adalah search window yang digunakan untuk memonitor pilot neighbor set. Window ini lebih besar daripada SRCH_WIN_A karena selain harus menampung seluruh multipath dalam selnya, window ini juga harus menampung multipath potensial dari sel lainnya. Besar window ini dibatasi oleh jarak antara dua BS. Ukuran search window untuk neighbor set tidak hanya dipengaruhi oleh delay spread terbesar tetapi juga oleh perbedaan terbesar delay propagasi antara pilot referensi dan pilot target. Persamaan untuk menghitung overall delay :

3.SRCH_WIN_R, adalah search window yang digunakan untuk mendetaksi pilot remaining set.Ukuran window ini minimal sama dengan SRCH_WIN_N. Besarnya delay spread dan juga delay budget tergantung dari keadaan lingkungan. Semakin banyak multipath maka delay akan semakin besar.

Handoff Message

Handoff message dalam IS-95 ialah pilot strength measurement message (PSMM), handoff direction message (HDM), handoff completion massage (HCM), dan neighbor list update message (NLUM).

Power Control

Mekanisme power control dibutuhkan hampir semua jaringan seluler baik yang berbasis FDMA, TDMA, maupun CDMA agar dapat meningkatkan kualitas suara dan kapasitas sistem. Pada sistem seluler berbasis FDMA dan TDMA, power control dibutuhkan dalam proses management co-channel interference. Sedangkan pada sistem seluler berbasis DS-CDMA, power control dibutuhkan untuk mengurangi near/far effect pada arah reverse dan othercell interference pada arah forward. Berdasarkan parameter yang akan diukur, teknik power control dapat diklasifikasikan menjadi tiga metode:

1.Berdasarkan kuat sinyal terima
Pada metode ini, hasil pengukuran kuat sinyal terima di BS dibandingkan dengan kuat sinyal terima yang diinginkan. Perintah untuk menurunkan atau menaikkan daya pancar dilakukan berdasarkan hasil perbandingan tersebut.
2.Berdasarkan Signal to Derau Ratio (SNR)
Pada metode ini, hasil perhitungan rasio kuat sinyal terima terhadap derau (SNR) dibandingkan dengan rasio kuat sinyal terima terhadap derau (SNR) yang telah ditentukan. Dengan derau tersebut terdiri dari channel derau dan multiuser interference.
3.Berdasarkan Bit Error Rate (BER) dan Frame Error Rate (FER)
Bit Error Rate didefinisikan sebagai rata-rata jumlah bit yang salah jika dibandingkan dengan bit-bit dari persamaan awal. Sedangkan Frame Error Ratio didefinisikan sebagai rataan kesalahan frame.Sistem CDMA2000 1x menerapkan power control mode FDD yang terdiri dari power control arah reverse dan power control arah forward.

Power Control Arah Reverse

Teknik power control yang digunakan pada arah reverse terdiri dari reverse link open-loop power control dan reverse link closed-loop power control. Pada reverse link open-loop power control yang berperan aktif adalah MS dan algoritma yang digunakan adalah strengthbase algorithm. Tujuan open-loop power control ini adalah untuk mengestimasi rugi-rugi lintasan dan loss akibat shadowing yang terjadi antara BS dan MS serta mengatur daya pancar permulaan kanal akses dari MS. MS memperkirakan pathloss yang terjadi dengan cara mengukur level daya terima pada MS dengan menggunakan sirkuit automatic perolehan control (AGC), yang akan memberikan perkiraan kasar loss propagasi bagi setiap user.Pada reverse link closed-loop power control yang berperan aktif adalah BS, sedangkan algoritma yang digunakan adalah SNR based algorithm dan Eb/No based algorithm. Metode ini digunakan untuk mengantisipasi perbedaan multipath fading pada arah reverse dan forward akibat penggunaan frekuensi pembawa berbeda ± 45 MHz.Pada metode closed loop power control, perangkat demodulator di setiap sel harus mengukur rasio kuat sinyal terima terhadap interferensi (SNR) dan Eb/No setiap MS yang berada pada daerah cakupannya. Kemudian hasil pengukuran tersebut dibandingkan dengan nilai SNR dan Eb/No yang telah ditargetkan dan sebuah power adjustment command (perintah pengaturan daya) dikirimkan pada MS tersebut. Power adjustment command dari BS ini kemudian dikombinasikan dengan estimasi daya pancar dari MS yang diperoleh melalui open loop power control untuk mendapatkan nilai daya pancar MS yang seharusnya.

Power Control Arah Forward

Untuk arah forward, sistem CDMA2000 1x menggunakan fast closed loop power control melalui forward link dedicated channels dengan rate 800 updates per second (setiap 1,25 ms). Tujuan utama fast closed loop power control ini adalah untuk memperbaiki performansi MS yang berada di pinggir sel. Dengan sinyal dari BS semakin lemah sedangkan interferensi dari BS lain semakin kuat. Yang berperan aktif dalam metode fast closed loop power control adalah BS dengan mekanisme power control sebagai berikut, BS secara periodik menurunkan daya pancarnya, sementara MS mengukur frame error ratio (FER) yang terjadi. Biasanya power adjustment command menggunakan skala tetap yaitu sekitar 0,5 dB dan ditransmisikan setiap 1,25 ms.

Aspek-Aspek Perancangan

Sebelum membangun sebuah sistem CDMA 2000 1x, maka perlu dibuat suatu perencanaan dengan menggunakan pendekatan yang sistematik agar didapat hasil yang mendekati dengan yang kita inginkan. Dalam melakukan perancangan maka harus memperhatikan aspek-aspek seperti di bawah ini :

Penentuan Daerah Layanan

Dalam penentuan daerah layanan maka harus diprioritaskan berdasarkan data-data yang telah kita perhitungkan. Dapat saja kita mulai membangun BS dari tempat-tempat yang potensial dan memungkinkan untuk banyak menarik perhatian pelanggan baru seperti pada daerah perkotaan, industri, atau daerah perdagangan. Akan tetapi harus kita perhatikan topologi daerah yang akan kita bangun, termasuk dalam daerah rural, suburban, urban, atau metropolitan, sehingga kita dapat memperhitungkan power link budget dan estimasi kebutuhan trafik serta kapasitas dengan tepat.

Alokasi Frekuensi

Perancangan frekuensi pada sistem CDMA sangat tergantung pada bandwidth yang tersedia dan alokasi frekuensi yang diperoleh. Masing-masing kanal pada sistem CDMA2000 1x memiliki bandwidth 1,23 MHz dengan spasi antar frekuensi tengah kanal CDMA adalah sebesar 1.23 MHz.. Jaringan seluler CDMA2000 1x untuk operator Mobile 8 di Daerah Istimewa Yogyakarta ini menggunakan alokasi frekuensi 800 Mhz dengan Bandwidth kanal 1,23 Mhz. Pengaturan frekuensi pembawa berdasarkan nomor kanal yang dapat digunakan
dapat diperoleh dengan persamaan dalam Tabel 1.

Penentuan frekuensi untuk sistem CDMA2000 1x dapat dilakukan dengan dua cara yaitu dengan menggunakan frekuensi baru atau menggunakan frekuensi yang sudah ada sama dengan frekuensi carrier untuk sistem CDMA IS-95. Cara kedua tidak diperbolehkan jika kapasitas sistem CDMA IS-95 hampir mendekati batas maksimumnya dan kedua sistem harus memiliki kode pengacak yang saling orthogonal.

Perhitungan Jumlah Pelanggan

Berdasarkan data pelanggan yang didapat, dilakukan estimasi jumlah pelanggan hingga beberapa tahun kedepan sehingga hasil perancangan dapat digunakan hingga beberapa tahun kedepan atau dengan jumlah pelanggan maksimal yang sudah diperkirakan. Perkiraan jumlah pelanggan tersebut dapat ditentukan dengan persamaan di bawah ini.

Estimasi Kebutuhan Trafik

Dalam mengestimasi kebutuhan trafik harus dibedakan antara kebutuhan trafik untuk layanan suara atau data. Untuk menghitung kebutuhan trafik bagi setiap pelanggan akan layanan suara digunakan persamaan di bawah ini[2].

sekian dulu yee nanti disambung

HMTE

HMTE (Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro) sebagai wadah berhimpun mahasiswa Teknik Elektro Universitas Pakuan Bogor memegang peranan penting didalam peningkatan kinerja Jurusan Teknik Elektro Universitas Pakuan. HMTE dalam melaksanakan aktifitas berorientasi pada Tri Darma Perguruan Tinggi.

FKHMEI

FKHMEI adalah Forum Komunikasi Himpunan Mahasiswa Elektro Indonesia. Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro (HMTE) merupakan anggota FKHMEI wilayah 6.

Baca Selengkapnya