Riski Andami Nafa

RISKI ANDAMI NAFA

Struktur Frame pada GSM

STRUKTUR FRAME PADA GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMNICATION Disusun Oleh RISKI ANDAMI NAFA (06075018) POLITEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS

PENDAHULUAN Komunikasi bergerak (mobile communication) mulai dirasakan perlu sejak orang semakin sibuk pergi ke sana kemari dan memerlukan alat telekomunikasi yang siap dipakai sewaktu-waktu di mana saja ia berada. Kebutuhan ini ternyata tidak dibiarkan begitu saja oleh para engineer telekomunikasi. Mereka telah memikirkan standardisasi untuk komunikasi bergerak ini, salah satunya adalah GSM (Global System for Mobile communications). Alokasi spektrum frekuensi untuk GSM awalnya dilakukan pada tahun 1979. Spektrum ini terdiri atas dua buah sub-band masing-masing sebesar 25MHz, antara 890MHz 915MHz dan 935MHz - 960MHz. Sebuah sub-band dialokasikan untuk frekuensi uplink dan sub-band yang lain sebagai frekuensi downlink. Karena konsekuensi logis dari kenaikan redaman atas kenaikan frekuensi, biasanya sub-band terendah dipakai untuk uplink, agar daya yang ditransmisikan oleh MS (mobile system atau lebih dikenal handphone) ke BTS (Base Transmitter Station yaitu seperti sentral telepon di PSTN/POTS, namun memiliki fungsi lebih) tidak perlu besar. Kalau digunakan sub-band yang satu lagi, mungkin anda perlu melakukan recharge batere handphone berulang kali untuk mendapatkan kualitas sama dengan saat ini Kemudian kedua sub-band tersebut dibagi lagi menjadi kanal-kanal, sebuah kanal pada satu sub-band memiliki pasangan dengan sebuah kanal pada sub-band yang lain. Tiap sub-band dibagi menjadi 124 kanal, yang kemudian masing-masing diberi nomor yang dikenal sebagai ARFCN (Absolute Radio Frequency Channel Number). Jadi sebuah MS yang dialokasikan pada sebuah ARFCN akan beroperasi pada satu frekuensi untuk mengirim dan satu frekuensi untuk menerima sinyal Kemudian kedua sub-band tersebut dibagi lagi menjadi kanal-kanal, sebuah kanal pada satu sub-band memiliki pasangan dengan sebuah kanal pada sub-band yang lain. Tiap sub-band dibagi menjadi 124 kanal, yang kemudian masing-masing diberi nomor yang dikenal sebagai ARFCN (Absolute Radio Frequency Channel Number). Jadi sebuah MS yang dialokasikan pada sebuah ARFCN akan beroperasi pada satu frekuensi untuk mengirim dan satu frekuensi untuk menerima sinyal. PEMBAGIAN SEL Pembagian area dalam kumpulan sel-sel merupakan prinsip penting GSM sebagai sistem telekomunikasi selular. Sel-sel tersebut dimodelkan sebagai bentuk heksagonal seperti pada gambar berikut. Tiap sel mengacu pada satu frekuensi pembawa / kanal / ARFCN tertentu. Pada kenyataannya jumlah kanal yang dialokasikan terbatas, sementara jumlah sel bisa saja berjumlah sangat banyak. Untuk memenuhi hal ini, dilakukan teknik pengulangan frekuensi (frequency re-use). Pada gambar terlihat contoh frequency re-

1

POLITEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS 2009

Struktur Frame pada GSM

use dengan jumlah kanal 7 buah. Antara sel-sel yang berdekatan frekuensi yang digunakan tidak boleh bersebelahan kanal atau bahkan sama Jelas bahwa semakin besar jumlah himpunan kanal, semakin sedikit jumlah kanal tersedia per sel dan oleh karenanya kapasitas sistem menurun. Namun, peningkatan jumlah himpunan kanal menyebabkan jarak antara sel yang berdekatan kanal semakin jauh, dan ini mengurangi resiko terjadi interferensi. Sekali lagi, desain sistem GSM memerlukan kompromi antara kualitas dan kapasitas. Pada kenyataannya, model satu sel dengan satu kanal transceiver (TRx, tentunya menggunakan antena omni-directional) jarang digunakan. Untuk lebih meningkatkan kapasitas dan kualitas, desainer melakukan teknik sektorisasi. Prinsip dasar sektorisasi ini adalah membagi sel menjadi beberapa bagian (biasanya 3 atau 6 bagian; dikenal dengan sektorisasi 120o atau 30o). Tiap bagian ini kemudian menjadi sebuah BTS (Base Transceiver Station). Kebanyakan vendor memperbolehkan sampai dengan 4 TRx per BTS untuk sektorisasi 120o. Jika digunakan TDMA pada TRx, menghasilkan 8 kanal TDMA tiap TRx, Anda bisa menghitung bahwa dalam satu sel dapat menampung trafik yang setara dengan 3 X 4 X 8 = 96 kanal TDMA atau sebesar 82,42 erlang dengan GoS 2%. (Erlang merupakan satuan trafik dan GoS(Grade of Service) menyatakan derajat keandalan layanan, berapa jumlah blocking yang terjadi terhadap panggilan total) . Pada prakteknya tidak semua kanal TDMA tersebut bisa digunakan untuk kanal pembicaraan (TCH = Traffic Channel). Dalam sebuah BTS juga diperlukan SDCCH (Stand-alone Dedicated Control Channel) yang digunakan untuk call setup dan location updating serta BCCH (Broadcast Control Channel) yang merupakan kanal downlink yang memberikan informasi dari BTS ke MS mengenai jaringan, sel yang kedatangan panggilan, dan sel-sel di sekitarnya. FRAME PADA GSM Sebelum kita bahas tentang frame pada GSM, ada tiga multiple ascces : TDMA, FDMA dan CDMA. Sedangakan GSM adalah kombinasi dari Time Division Multiple Ascess dan Frequency Division Multiple ascess. Prinsip dari FDMA adalah masih menggunakan teknologi analog yang sering disebut dengan Generation 1G Of Mobile Comunnication. Walaupun demikian, FDMA masih berperan penting dalam Generation 2G Of Mobile Comunnication yang bersifat digital. Kombinasi antara FDMA dan TDMA dan bersama-sama dengan CDMA dalam Generation 3G Of Mobile Comunnication.

2

POLITEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS 2009

Struktur Frame pada GSM

Struktur dari Time Radio Interface : - Bit adalah satuan terkecil dari Unit Radio Interface - Time Slot TS adalah TS yang terdiri dari 156.25 bit. Kemungkinan bit terpendek dalam pentransmisian time dalam GSM dengan sebuah durasi waktu 0.57688 ms TDMA Frame : 8 TS dari 1 TDMA frame dengan durasi waktu 4.615 ms. 8 channel pisik menggunakan frekuensi band yang sama. - Multiframe. - Superframe - Hyperframe. Hyperframe adalah GSM numbering periode. Hyperframe terdiri dari 2048 superframe dan persisnya 12.533.76 s atau 3 jam 28 min 56.76 s

Disini kita tidak membahas bagaimana cara FDMA, TDMA dan CDMA secara system. Yang kita bahas dalam Frame dari TDMA GSM dan FDMA GSM. FDMA GSM Dalam system GSM, sebuah bandwidth 200Khz didefenisikan sebagai satu frekuensi band. Alokasi (E-) GSM 900, GSM-R , GSM 1800 dan GSM 1900 : - GSM 900 = (880)890 – 915 MHz, (925)930 - 960 MHz; 124(174) channel dengan duplex distance 45 Mhz - GSM-R : 876 – 880 MHz, 921 – 925 MHz, 19 Channel dengan duplex distance 45 MHz - GSM1800 : 1710 – 1785 Mhz, 1805 – 1880 Mhz dengan 374 channel dengan duplex distance 95 Mhz

3

POLITEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS 2009

Struktur Frame pada GSM

-

GSM1900 : 1850 – 1910 Mhz, 1930 – 1990 Mhz bersama digunakan dengan standard yang lain (seperti : IS-95, D-AMPS) dengan duplex distance 80 Mhz

TDMA GSM Setiap dari 200 KHz frekuensi band dibagi menjadi sub – sub system ke dalam 8 sehingga disebut Time Slot TS. Ini menghasilkan 8 pisik channel kedalam 1 frekuensi band. Dalam GSM sebuah pisik channel kemudian dibagi oleh sebuah pemisahan frekuensi channel Uplink UL dan Downlink DL dan sebuah pemisahan time slot TS Berikut struktur Frame pada GSM

4

POLITEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS 2009

Struktur Frame pada GSM

Hierarchy Frame in GSM

5

POLITEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS 2009

Struktur Frame pada GSM

TRAFFIC CHANNELS Traffic CHannel (TCH) membawa voice/data. Ada dua tipe dari TCH, yaitu: Full-Rate dan Half-Rate. TCH dapat ditempatkan di time slot mana saja pada frekuensi manapun digambarkan di dalam cell, kecuali untuk time slot pertama (TS0) pada carrier pertama (C0). Full Rate – TCH Full Rate menangani encoding voice atau data. Informasi TCH dikirim pada bit rate 33,8 kbps. Half Rate – Dengan kanal Half Rate, sebuah MS akan hanya memakai setiap detik time slot (setiap yang lainnya idle). Hasilnya, dua MS akan bisa menggunakan kanal fisik yang sama untuk memimpin panggilan ke sebuah penggandaan kapasitas jalur.

BURST FORMATTING Informasi ditumpangkan pada satu time slot pada frame TDMA melalui Air Interface yang biasa disebut Burst (pemecahan).

6

POLITEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS 2009

Struktur Frame pada GSM

TRU (yang terdapat didalam RBS) dan MS menjalankan fungsi meletakkan informasi kedalam bentuk Burst sebenarnya. Ada lima tipe berbeda dari burst , yaitu: NORMAL BURST Digunakan untuk membawa informasi di Traffic Channels dan Control Channels; BCCH, PCH, AGCH, SDCCH, SACCH dan FACCH. Burst yang normal mengandung paket 57 bit dari data encrypted atau voice, 2 flag bit, 26 bit Training Sequence, dan dua paket 3 bit yang disebut tail bit. Flag bits (Stealling flags) mengindikasikan signal FACCH sedang dalam proses. Training sequence dikenal sebagai contoh bit yang digunakan oleh equalizer untuk membuat model channel. Tail bits selalu 0,0,0 dan digunakan untuk membantu equalizer mengindikasi start dan stop points. Sebuah ts mempunyai ruang untuk 156,25 bit, tetapi burst hanya memuat 148 bit. Sisa 8,25 kosong dan disebut Guard Period, yang digunakan untuk melindungi burst dari overlapping dan yang lainnya.

Frequency Correction Burst

7

POLITEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS 2009

Struktur Frame pada GSM

Digunakan untuk membawa data di Frequency Correction CHannel (FCCH).

Synchronization Burst Digunakan untuk membawa data pada Synchronization CHannel (SCH).

Access Burst Digunakan untuk membawa data di Random Access Channel (RACH). Itu memiliki Guard Period lebih panjang untuk membenarkan fakta bahwa MS tidak mengenal timing advance value untuk transmisi pada akses pertama. MS bisa jauh dari BTS yang mengindikasi initial burst akan datang terlambat.

Dummy Burst Tidak membawa informasi, dan dikirim dari BTS pada ts yang bukan membawa traffic, menyediakan pengisian carrier. Formatnya sama dengan Normal Burst, kecuali tanpa flag bits.

8

POLITEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS 2009

Struktur Frame pada GSM

HUBUNGAN BURST DAN FRAME Struktur frame TDMA melalui media udara dimulai dengan burst dan dikembangkan sampai dengan Hyperframe. Pengembangan tersebut terjadi sebagai berikut:

Berikut struktur GSM:

9

POLITEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS 2009

Struktur Frame pada GSM

DAFTAR REFERENSI - Diktat GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMNICATION INTRODUCTION - http://www.ittelkom.ac.id/protocol_manjemen_komunikasi.ppt/ - http://www.ittelkom.ac.id/gsm_system.pdf/ - http://www.elektoindonesia.com/elektro/mengenal_gsm.html/

10

POLITEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS 2009