BAB 14 Jaringan seluler tanpa kabel(komunikasi data)

2.1 Prinsip-Prinsip Jaringan Seluler

Radio seluler adalah sebuah teknik yang dikembangkan untuk meningkatkan kapasitas yang tersedia untuk layanan telepon radio mobile. Sebelum pengenalan radio seluler, layanan telepon radio hanya disediakan oleh transmitter/receiver berdaya tinggi. Sistem umum akan mendukung sekitar 25 kanal dengan jari-jari efektif sekitar 80 km. Cara untuk meningkatkan kapasitas sistem tersebut adalah menggunakan sistem berdaya rendah dengan jari-jari lebih pendek dan untuk menggunakan banyak transmitter/receiver. Kita memulai bagian ini dengan pandangan sebuah organisasi dari sistem seluler kemudian mengamati beberapa detail dari implementasi mereka.

• Dasar teknologi untuk telepon bergerak,sistem komunikasi pribadi, networking tanpa kawat dll.

• Perkembangan radio telepon bergerak

– Menggantikan sistem transmitter/receiver kekuatan tinggi

• Mendukung untuk 25 saluran di atas 80km

– Menggunakan kekuatan yang lebih rendah,cakupan lebih pendek, lebih banyak pemancar

2.2 Organisasi Jaringan Seluler

Inti dari jaringan seluler adalah penggunaan transmitter multiple berdaya rendah, dengan urutan 100 W atau kurang. Oleh karena jangkauan dari transmitter seperti itu kecil, sebuah area dapat dibagi dalam sel-sel, masing-masing berperan sebagai antenanya sendiri. Setiap sel dialokasikan sebuah band frekuensi dan dilayani oleh sebuah stasiun dasar, terdiri dari transmitter, receiver, dan unit kontrol. Sel-sel terdekat ditugaskan pada frekuensi-frekuensi yang berbeda untuk mencegah interfrensi atau crosstalk. Bagaimanapun, sel yang cukup jauh satu sama lain dapat menggunakan band frekuensi yang sama.

Organisasi Jaringan Selular

• Berbagai pemancar berkekuatan rendah

– 100w atau lebih sedikit

• Area dibagi menjadi sel

– Masing-Masing dengan antena sendiri

– Masing-Masing dengan cakupan frekwensi sendiri

– Dilayani oleh setasiun dasar

• Pemancar, penerima, unit kendali

– Sel bersebelahan dengan frekwensi yang berbeda untuk menghindari crosstalk

Geometri Selular

Frekuensi Reuse

• Kekuatan kontrol dasar transceiver

– Mengijinkan komunikasi di dalam sel frekwensi yang diberi

– Membatasi kekuatan sel yang bersebelahan

– Mengijinkan re-use frekwensi di sel yang dekat

– Menggunakan frekwensi sama untuk berbagai percakapan

– 10– 50 frekwensi tiap sel

• E.G.

– Semua N sel menggunakan frekwensi yang sama

– K total frekwensi digunakan di dalam sistem

– Masing-masing sel mempunyai K/N frekwensi

– Mengedepankan Layanan Telepon selular ( AMPS) K=395, N=7 yang memberi 57 frekwensi stiap sel diatas rata-rata

Karakter Frekuensi Reuse

• D= jarak tengah sel minimum yang menggunakan band frekwensi sama (disebut cochannels)

• R= radius dari suatu sel

• d= jarak tengah sel yang bersebelahan ( d= R)

• N= jumlah sel di dalam pola ulangan

– faktor Reuse

– Masing-Masing sel dalam pola menggunakan band frekwensi yang unik

• Pola sel bersudut enam, mengikuti nilai-nilai kemungkinan N

– N= I2+ J2+ ( Aku x J), I, J= 0, 1, 2, 3,…

• Kemungkinan nilai-Nilai N adalah 1, 3, 4, 7, 9, 12, 13, 16, 19, 21,…

• D/R=akar 3N

• D/D=akar N

Pola Frekuensi Reuse

Meningkatkan Kapasitas (1)

• Menambahkan saluran baru

– Tidak semua saluran digunakan untuk memulai

• Frekwensi yang meminjam

– diambil dari Sel bersebelahan yang terlampau banyak

– Atau menugaskan frekwensi dengan dinamis

• Sel splitting

– Distribusi Non-Uniform jalur dan topografi

– Sel lebih kecil didalam area penggunaan yang tinggi

• Sel asli 6.5– 13 km

• 1.5 km membatasi secara umum

• Lebih banyak frekuensi handoff

• Lebih banyak base station

Sel Splitting

Meningkatkan Kapasitas (2)

• Sektor sel

– Sel dibagi menjadi sektor-sektor

– 3– 6 sektor tiap sel

– Masing-Masing dengan channel sendiri

• Subsets saluran sel

– Antena Terarah

• Microcells

– Antena-antena bergerak dari bukit dan bangunan besar ke sisi bangunan kecil dan sisi bangunan besar

• Bahkan tiang lampu di jalan

– Membentuk microcells

– Kekuatan yang dikurangi

– Baik untuk jalan kota, sepanjang jalan dan di dalam bangunan Besar

2.3 Operasi Sistem Seluler

Elemen-elemen penting dari sistem seluler. Pada perkiraan pusat dari setiap sel adalah sebuah stasiun dasar (base station-BS). BS mencakup sebuah antena, pengendali, dan sejumlah transceiver, untuk berkomunikasi pada kanal yang diberikan pada sel tersebut. Pengendali tersebut digunakan untuk menangani proses panggilan antara unit mobile dan sisa dari jaringan tersebut. Pada waktu apa pun, sejumlah unit pengguna mobile mungkin aktif dan berpindah di sekitar dalam sel, berkomunikasi dengan BS. Masing-masing BS dikoneksikan ke sebuah mobile telecommunications switching office (MTSO), dengan satu MTSO melayani banyak BS. Umumnya, link antara MTSO dan MS adalah sebuah kabel, meskipun link tanpa kabel juga memungkinkan. MTSO menghubungkan panggilan antara unit mobile. MTSO juga dihubungkan ke telepon umun atau jaringan telekomunikasi dan dapat membuat sebuah koneksi antara pelanggan tak bergerak ke jaringan publik dan pelanggan mobile ke jaringan seluler. MTSO menugaskan kanal suara ke setiap panggilan, melakukan handoff, dan memonitor panggilan untuk informasi penagihan.

Contoh Frekuensi Reuse

Ikhtisar Sistem Selular

Kanal

• Kanal Kontrol

– Pengaturan dan pemeliharaan panggilan

– Menetapkan hubungan antara unit gerak derngan BS paling dekat

• Kanal Traffic

• Membawa data dan suara

Tipe panggilan pada Area Single MTSO (1)

• Initialisasi unit gerak

• Meneliti dan memilih saluran kendali yang disediakan paling kuat

• Secara otomatis memilih BS antena sel

– Pada umumnya tetapi tidak selalu paling dekat ( keganjilan perkembangbiakan)

• Handshake untuk mengidentifikasi pemakai dan penempatan daftar

• Meneliti ulang untuk memungkinkan pergerakan

– Perubahan sel

• Monitor unit gerak untuk halaman ( lihatlah di bawah)

• Mobile originated call

– Memeriksa saluran disediakan gratis

• Memonitor pemain ( dari BS) dan menantikan kosong

– Mengirimkan nomor pada saluran pre-selected

• Pemberian Nomor Halaman

– MTSO mencoba untuk menghubungkan ke unit gerak

– Pesan pemberian nomor halaman mengirim kepada BSS yang tergantung pada nomor;jumlah [yang] gesit disebut

– Sinyal pemberian nomor halaman pada saluran yang disediakan

Tipe Panggilan dalam Area Single MTSO (2)

• Penerimaan Panggilan

– Unit gerak mengenali nomor pada [saluran yang disediakan

– Bereaksi Terhadap BS yang mengirimkan jawaban ke MTSO

– MTSO yang menetapkan sirkit antar panggilan disebut BSS

– MTSO memilih tersedia saluran lalu lintas di dalam sel dan memberitahu BSS

– BSS memberitahu saluran unit gerak

• Ongoing call

– Voice/Data ditukar sampai BSS masing-masing dan MTSO

• Handoff

– Unit gerak pindah dari cakupan sel ke dalam cakupan sel yanglain

– Kanal traffic mengubah ke BS yang baru

• memberi pelayanan ke pemakai tanpa gangguan

Langkahlangkah Panggilan

Fungsi lain

• Menghalangi Panggilan

– Selama langkah panggilan mobile-initiated,jika semua jalur sibuk, gerak lagi

– Setelah nomor gagal, nada sibuk dikembali[kan

• Penghentian Panggilan

– Pemakai menggantung/kan atas

– MTSO di/memberi tahu

– Saluran lalu lintas pada dua BSS di/melepaskan

• Drop Panggilan

– BS tidak bisa memelihara kekuatan isyarat diperlukan

– Lalu lintas drop dan MTSO yang diberitahu

• Panggilan ke/dari pelanggan dan yang ditetapkan

– MTSO menghubungkan ke PSTN

– MTSO dapat menghubungkan pemakai dan menetapkan langganan via PSTN

– MTSO dapat menghubungkan ke MTSO remote via PSTN atau via mempersembahkan bentuk

– Mampu menghubungkan pemakai dalam area nya dan pemakai

Pengaruh Propagasi Gelombang Radio

• Kekuatan isyarat

– Kekuatan isyarat antara BS dan unit yang cukup kuat untuk memelihara mutu isyarat di penerima

– Tidak cukup kuat untuk menciptakan terlalu banyak gangguan cochannel

– Suara gaduh bervariasi

• Pengapian mobil menyiarkan lebih besar di kota dibanding di bagian pinggir kota

• Sumber isyarat lain bertukar

• Kekuatan isyarat bervariasi sebagai fungsi jarak dari BS

• Kekuatan isyarat bervariasi dengan dinamis sebagai unit

• Memudar

– Sekalipun kekuatan isyarat dalam cakupan yang efektif, propagasi isyarat mengganggu isyarat

Faktor-faktor Desain

• Efek perkembangbiakan

– Dinamis

– Susah untuk meramalkan

• Tingkatan kekuatan transmit maksimum pada BS dan unit

• Tingginya antena unit

• Tersedia tingginya antena BS

• Faktor ini menentukan ukuran dari sel yang individu

• Didasarkan data [yang] empiris

• Menerapkan model untuk memberi lingkungan petunjuk ukuran sel

• E.G. model oleh Okumura et al yang disuling oleh Hata

– Analisa yang terperinci area Tokyo

– Informasi kerugian alur yang diproduksi untuk suatu lingkungan yang

berkenaan dengan kota

– Model Hata's adalah suatu perumusan yang empiris

• Mempertimbangkan variasi kondisi dan lingkungan

Fading

• Variasi waktu dari isyarat yang diterima

• Disebabkan oleh perubahan di dalam transmisi path(s)

• E.G. kondisi-kondisi angkasa ( hujan)

• Bergeraknya (unit) antenna

Refleksi, Difraksi, Scattering

Efek Propagasi Multipath

• Isyarat mungkin batal dalam kaitan dengan beda fase

• Interferensi Intersymbol ( ISI)

– Pengiriman denyut nadi lorong pada frekwensi diberi antara antena dan unit

– Dapat mengirimkan berbagai salinan pada beda waktu

– Denyut nadi yang tertunda bertindak sebagai suara gaduh yang membuat sulit kesembuhan informasi bit

– Perubahan pemilihan waktu sebagai perpindahan Unit

• lebih keras Untuk mendisain isyarat yang untuk menyaring ke luar efek multipath

Dua Pulsa dalam Time-Variant

Multipath

Tipe-tipe Fading

• Fast Fading

– Perubahan kekuatan lebih cepat di atas jarak separuh panjang gelombang

• 900MHz panjang gelombang adalah 0.33m

• 20-30dB

• Slow Fading

– Perubahan lebih lambat dalam kaitan dengan bangunan yang tingginya berbeda, gap di dalam bangunan dll.

– Di atas jarak lebih panjang dibanding faast fading

• Flat fading

– Nonselective

– Mempengaruhi semua frekwensi dalam proporsi sama

• Selektif Fading

– Komponen frekwensi berbeda berpengaruh dengan cara yang berbeda

untuk mendapatkan materi BAB lainnya dari buku Data and Computer

Communications karangan William Stallings, download disini