BAB II
LANDASAN TEORI PENELITIAN
Perkembangan teknologi telekomunikasi menghadirkan beragam aplikasi
dan teknik yang di kembangkan untuk memenuhi kebutuhan komunikasi data dan
suara, setiap teknologi tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan masing-
masing, salah satu adalah teknologi yang banyak di gunakan sekarang adalah
teknologi GSM. (Global system for mobile communication)
2.1 Studi Jurnal
Di dalam sebuah penelitian diperlukan acuan agar penelitian yang di
lakukan memiliki dasar yang lebih kuat dan pada penelitian tentang analisa half
rate kali ini berikut jurnal yang di jadikan acuan
2.1.1 Jurnal I: Dynamic half-rate connections in GSM
Dynamic half-rate merupakan fitur tambahan yang memungkinkan GSM
sel untuk mengalihkan panggilan baru ke speech coding half rate ketika sel
hampir penuh (congested). Di karenakan dua buah kanal dengan rate setengah
bisa di masukkan ke dalam satu time slot, dynamic half rate memiliki kemampuan
untuk menggandakan kapasitas radio dalam sebuah sel.
Pada jurnal ini dikembangkan sebuah model antrian baru untuk
menganalisis kinerja fitur DHR ini. Model ini didasarkan pada pengurangan
beberapa bagian, yang membuat pendekatan yang se-efisien mungkin. Pendekatan
6
7
yang dikembangkan adalah modifikasi dari-metode rekursi Kaufman-Roberts.
dengan bantuan pendekatan ini manfaat DHR ditunjukkan melalui kasus teoritis
melalui data dari studi lapangan di jaringan Vodafone-Belanda.
GSM menggunakan kombinasi Frequency Division Multiple Access
(FDMA) dan Time Division Multiple Access (TDMA) sebagai skema akses.
Skema FDMA membagi Pita frekuensi GSM menjadi beberapa frekuensi carrier,
yang pada gilirannya mereka dibagi menjadi slot waktu dengan cara skema
TDMA. Sebuah frame terdiri dari sejumlah berturut-turut slot waktu. Timeslot
yang berada pada frame kemudian dialokasikan kepada pelanggan. Pada paper ini
di jelaskan tentang DHR, fitur tambahan pada GSM.
DHR memungkinkan sel GSM untuk mengalihkan panggilan baru yang
memiliki kemampuan untuk di tangani oleh time slot half-rate beralih ke kanal
dengan speech coding half rate ketika sel hampir penuh. Ini berarti bahwa
panggilan half rate hanya membutuhkan alokasi time slot pada frame lainnya.
Oleh karena itu, sebuah channel mampu mendukung satu panggilan full rate atau
dua panggilan half rate. Fitur DHR dapat mengalokasikan ponsel yang mampu
menjalankan half rate kepada channel full rate atau half rate sesuai dengan
kondisi trafik di sel tersebut. Ketika jumlah saluran yang tidak terpakai melebihi
threshold yang ditetapkan maka ponsel yang berada pada kanal half rate di
alokasikan ke kanal full rate. Jika tidak, ponsel yang mampu dilayani oleh
timeslot half rate akan di alokasikan kanal half rate. Ponsel yang tidak mampu
dilayani oleh kanal half rate akan selalu dialokasikan kanal full rate. Seleksi kanal
ini akan dilakukan baik di call setup dan ketika handover ke sel. Setelah ponsel
telah dialokasikan kanal full rate/half rate, ponsel akan beroperasi dalam mode ini
8
sampai panggilan dihentikan. Karena panggilan half rate memiliki kualitas suara
yang lebih rendah karena speech coding setengah tingkat, DHR tidak dianjurkan
untuk diterapkan sepanjang waktu.
Prosedur seleksi ini dapat dilakukan pada sebuah time slot yang ditempati
oleh satu panggilan half rate untuk membuat penggunaan sumber daya yang
optimal, mekanisme re-packing diterapkan. Pertama, bila tidak ada timeslot idle
yang tersedia dan ada dua atau lebih timeslot dengan kondisi hanya ditempati oleh
satu panggilan half rate, maka dua timeslot akan disatukan. Kedua, ketika
panggilan setengah tingkat datang, sistem akan selalu mencoba untuk
mengalokasikan ke time slot yang sudah dialokasikan sebagian. Gambar. 2.1
menggambarkan sebuah Contoh dari sistem yang acak. terlihat bahwa meskipun
DHR jelas memiliki potensi untuk melipat gandakan radio kapasitas jaringan
radio GSM, manfaat sebenarnya DHR tergantung pada jumlah ponsel yang
mendukung half rate pada jaringan.
Dalam tulisan ini, Kualitas pendekatan dievaluasi oleh berbagai kasus
teoritis maupun dengan data dari studi lapangan di jaringan Vodafone-Belanda.
Pendekatan yang dikembangkan bisa menjadi alat yang berguna dalam evaluasi
dan dimensi dari GSM sel. dengan bantuan pendekatan ini, terlihat bahwa DHR
memiliki potensi untuk sangat meningkatkan kapasitas sel GSM tanpa
menghadapi banyak pengguna dengan kualitas suara setengah tingkat.
9
Gambar 2.1.Kondisi frame pada suatu waktu
2.1.1.1 Analisis Kinerja
Paper ini menjelaskan pendekatan dengan menggunakan tiga dimensi
model DHR. Pada paper ini, menganggap model DHR dengan jumlah timeslot
yang sama, saluran lalu lintas dan tidak ada ruang tunggu. Panggilan tiba akan
masuk ke dalam sistem ketika ada ruang yang cukup dan diblokir jika tidak ada
ruang yang tersisa. pertama menganalisa dua kasus tidak ada penggunaan DHR
dan penggunaan DHR secara penuh, yang terdapat ekspresi eksplisit dari
probabilitas blocking.
2.1.1.1.1 DHR tidak di gunakan
Ketika diputuskan untuk tidak menggunakan DHR, ponsel yang bisa
melayani half rate akan selalu dialokasikan kanal full rate. Karena tidak ada
perbedaan antara ponsel yang mampu half rate ataupun ponsel yang tidak mampu
melayani half rate. Pada bagian ini menekankan pada utilisasi pada waktu acak
10
2.1.1.1.2 Penggunaan DHR secara keseluruhan
Jika DHR secara penuh di aktifkan di dalam sebuah sel, ponsel yang
mampu melayani half rate akan selalu di berikan kanal half rate. Sebagai catatan,
untuk jumlah pelanggan dengan berbagai kelas secara acak.
2.1.1.1.3 Penggunaan DHR menggunakan batasan
Dalam kasus penggunaan DHR secara sebagian dengan ambang batas pada
paper ini dikembangkan sebuah pendekatan baru untuk model re-packing
lengkap. Dengan menggunakan model satu ambang batas dengan asumsi:
1. Di bawah ambang batas, pelanggan akan di berikan kanal full rate.
2. Di atas atau di ambang batas, pelanggan yang mampu untuk di layani oleh
kanal half rate akan diberikan kanal half rate.
2.1.1.2 Kesimpulan Simulasi
Dalam tulisan ini, model pendekatan baru untuk fitur DHR telah dibuat
dengan menggunakan tiga kondisi yaitu tanpa penggunaan DHR, penggunaan
DHR secara penuh dan penggunaan DHR dengan batasan telah dievaluasi
keakuratan pendekatan ini oleh berbagai kasus teoritis maupun oleh data dari studi
lapangan di jaringan Vodafone-Belanda. Dengan bantuan dari pendekatan ini, kita
telah mempelajari dampak DHR pada kinerja sel GSM. kita bisa menyimpulkan
bahwa DHR memiliki potensi untuk meningkatkan kapasitas sel GSM dengan
menggunakan DHR, level ambang batas pengalihan menuju half rate pada sebuah
sel dapat di atur sesuai keinginan.
11
2.1.2 Jurnal II : Enhancing Packet Data Performance by dynamic Half-Rate
Allocation of Speech Services
Pemanfaatan Half rate (HR) speech code untuk peningkatan kapasitas
dalam jaringan Geran telah menjadi populer dengan pengenalan Adaptive Multi-
Rate speech codec (AMR). Pelanggan mobile yang berada pada kondisi radio
yang baik dapat dipaksa oleh jaringan untuk mengubah dari full rate (FR) untuk
operasi HR oleh compression handover (CHO). Akibatnya sumber daya radio
diselamatkan oleh multiplexing dua panggilan dalam mode HR pada satu time slot
melalui pasangan yang ditingkatkan. Jika kondisi radio substansial turun,
perubahan kembali ke mode FR secara otomatis dipicu oleh decompression
handover (DHO). Sumber daya fisik bebas fisik dapat digunakan untuk
meningkatkan bandwidth untuk GPRS / E-GPRS layanan data paket. Namun,
keuntungan kapasitas dari alokasi HR dipertaruhkan terhadap degradasi dalam
kualitas suara yang dirasakan, yang lebih rendah daripada yang dicapai pada
saluran FR karena berkurangnya kapasitas saluran. Oleh karena itu panggilan
suara harus dialokasikan pada saluran HR hanya ketika dibutuhkan untuk alasan
kapasitas. Fungsi seperti itu diperkenalkan dalam strategi alokasi HR yang
dinamis. Alokasi paket layanan data dilakukan sesuai dengan aturan yang
ditetapkan dalam Quality of Service (QoS). Dalam penelitian ini trade-off antara
kualitas suara dan kapasitas data dalam jaringan suara dan data telah dianalisis
oleh sistem simulasi tingkat.
12
2.1.2.1 Model Simulasi
Model simulasi menggabungkan kedua strategi HR dinamis untuk
panggilan suara serta untuk layanan paket data berdasarkan aturan yang
ditetapkan dalam model QoS.
2.1.2.1.1. Strategi HR Dinamis untuk Layanan Voice
Alokasi saluran HR berhubungan dengan kondisi radio dan beban traffic
pada sel. Secara umum, jika sumber daya radio saluran FR tersedia maka akan
dialokasikan pada kanal FR tersebut untuk memberikan kualitas suara terbaik.
Setelah trafik sel yang terdiri dari time slot layanan suara yang dialokasikan pada
traffic channel (TCH) dan layanan paket data yang dialokasikan Packet data
channel (PDCH) telah melebihi threshold dynamic HR, maka sumber daya
tambahan dapat disediakan dengan merelokasi panggilan suara dari kanal TCH
FR menuju kanal TCH HR. Hal ini terjadi dengan metode C-HO untuk panggilan
suara dengan kondisi radio yang baik, yaitu Carrier to interference ratio (C / I)
pada link radio melebihi ambang batas yang sudah di konfigurasi C / I C-HO. Jika
kondisi radio panggilan HR memburuk di bawah ambang batas yang di tetapkan C
/ I D-HO maka panggilan HR akan beralih ke FR dan DHO dijalankan untuk
panggilan tersebut tanpa memperhatikan beban traffic, yaitu panggilan
dialokasikan pada saluran FR, jika ada setidaknya satu TS bebas yang tersedia.
Traffic load dihitung melalui perbandingan TS yang diduduki (TCH dan PDCH)
dengan total jumlah TS pada sebuah sel
13
2.1.2.1.2. Quality of service untuk Layanan Paket Data
Strategi alokasi QoS untuk layanan paket data didasarkan pada kombinasi
dari 3GPP parameter QoS standar faktor yang di tetapkan oleh operator. Setiap
layanan panggilan yang masuk diklasifikasikan dengan parameter QoS yang
ditetapkan untuk layanan ini, misalnya kelas trafik, Prioritas penanganan lalu
lintas, dan bit-rate yang terjamin untuk layanan real-time. Pada layer klasifikasi
pertama layanan dipisahkan berdasarkan dengan kelas lalu lintas mereka.
Konsekuensi dari hal tersebut adalah: delay sensitive layanan, seperti real-time
atau layanan interaktif yang disajikan di tingkat QoS yang diinginkan.
Tabel 2.1 Parameter QOS
Tipe Layanan Target Troughput Kelas TrafikPrioritas Pelayanan
trafik
Streaming 128 Kbps 2 -
HTTP 64 Kbps 3 1
E-Mail 64 Kbps 3 2
FTP 64 Kbps 4 -
Sebuah layanan paket data baru diakui oleh admission control jika tersedia
sumber daya yang cukup. Untuk layanan paket data real-time maka harus
disediakan bit rate dengan kondisi yang baik dan stabil. delay layanan yang
rendah dinyatakan apabila service sustenance level (SSL) dapat dicapai. SSL
adalah rasio yang ditetapkan troughput ke Target troughput (TTP). Dalam
simulasi SSL telah ditetapkan 0,1, yaitu minimal 10% dari sumber daya yang
diperlukan untuk memenuhi Persyaratan TTP harus diberikan kepada setiap
14
layanan. Sebuah permintaan layanan data paket baru antri hingga 5 detik jika
sumber daya yang diperlukan tidak tersedia.
2.1.2.1.3 Model Level simulasi sistem
Simulasi untuk sistem GSM900 telah dilakukan di frekuensi re-use 4x3
dalam konfigurasi 5/5/5, yaitu tiga sektor per site dengan lima TRX per sektor.
Satu TRX sebagai TRX BCCH yang eksklusif digunakan untuk sinyal. Semua 32
TS pada empat TRX yang lainnya. TCH telah dikonfigurasi sebagai saluran
suara / secara bersama. Beban Suara yang disediakan telah diatur untuk panggilan
suara saja dengan tingkat blocking 1%. dan trafik 22 Erlang secara tetap. latency
di mode AMR dan Algoritma untuk power kontrol telah dimodelkan secara
akurat.
Lalu lintas paket data telah dialokasikan di atas Layanan suara mendekati
beban penuh. Telah diasumsikan bahwa setiap pengguna ketiga melakukan satu
sesi paket data di samping untuk panggilan suara. Jenis paket data yang diminta
adalah layanan non-realtime (HTTP, E-MAIL, dan FTP) yang dipilih secara acak
dan merata, sedangkan tingkat permintaan layanan streaming yang masuk sangat
rendah. Komposisi 50% GPRS dan 50% E-GPRS dengan pertimbangan empat TS
mampu melayani Ms untuk layanan non-real-time.
Untuk layanan streaming hanya terminal E-GPRS yang digunakan pada data rate
konstan 128 kbps. Efek TCP / IP tidak diperhitungkan. Fokus penelitian ini telah
diatur untuk simulasi downlink.
15
2.1.2.2. Hasil Simulasi
Kinerja layanan Suara dan paket data kinerja telah dievaluasi dalam tiga
skenario alokasi yang berbeda menggunakan alokasi FR secara penuh, HR
dinamis (dynHR) dan alokasi HR secara penuh.
2.1.2.2.1. Utilisasi Kanal dan tingkat blocking
Dalam kasus FR murni jaringan tidak dapat melayani trafik yang
disediakan yang terdiri dari suara dan lalu lintas data. Trafik suara yang dilayani
22,0 Erlang dengan tingkat blocking 1,1% telah diamati. Tingginya jumlah lalu
lintas data di atas lalu lintas suara menunjukan sebuah jaringan berada pada limit
kapasitasnya. Rata-rata jumlah PDCH sibuk 5.8. dengan mengaktifkan HR maka
bisa meningkatkan utilisasi PDCH dan menghindari pemblokiran. Jumlah rata-
rata TCH, PDCH, dan ratio HR yang sibuk dirangkum dalam tabel dibawah ini.
Tabel 2.2 utilisasi kanal dan Persentase Half rate
Tabel di bawah ini menunjukkan tingkat blocking untuk data suara dan
layanan paket pada masing-masing skenario. Karena pemanfaatan HR meningkat
Skenario Full FR DynHR Full HR
Rata-rata TCH Sibuk 22 2 11.6
Rata-rata PDCH Sibuk 5.8 3 6.3
Persentase HR (%) 0 60.5 100
16
pada dynHR dan HR skenario tingkat blocking telah berkurang secara signifikan.
Blocking 1,1% untuk panggilan suara di skenario FR telah berkurang sekitar 0%.
Tabel 2.3 Persentase blocking
Skenario Full FR DynHR Full HR
Panggilan Suara 1.1 0 0
Streaming 8.1 0 0
HTTP 7.7 0 0
E-mail 6.6 0 0
FTP 3.7 0 0
Permintaan layanan paket data yang baru akan ditolak jika tidak terdapat
sumber daya yang diperlukan. Untuk melayani suatu layanan streaming
diperlukan sumber daya yang cukup untuk mengalokasikan TTP dengan
kecepatan 128 kbps, dalam skenario FR beban lalu lintas yang tinggi
menyebabkan level blocking layanan data yang cukup tinggi. Berbeda dengan
murni FR, HR memungkinkan layanan suara untuk mengurangi pemblokiran
layanan data hingga nol.
2.1.2.2.2. Kualitas Layanan Suara
Kualitas suara diukur dari Frame Erasure Rate (FER) rata-rata per
panggilan dan Speech Call Quality (SCQ) rata-rata per panggilan. SCQ
merupakan nilai Mean Opinion score (MOS) yang berasal dari pemetaan C / I
pada MOS [1].
17
CDF untuk SCQ rata-rata per panggilan ditunjukkan pada Gambar. 2.b
95% dari panggilan dalam skenario FR menunjukkan SCQ rata per panggilan
lebih tinggi dari 3,99. Nilai SCQ dalan skenario dynHR berada di 3.76. Perbedaan
ΔSCQ = 0,23 dapat disamakan dengan hampir seperempat pada 5 skala SCQ dari
"buruk" hingga "sangat baik". Dalam skenario HR murni 95% dari panggilan
ditandai dengan SCQ rata-rata lebih tinggi dari 3,71 (ΔSCQ = 0,28). dalam
skenario dynHR memiliki kualitas 50% pelanggan memiliki kualitas suara yang
lebih tinggi dibandingkan dengan alokasi HR murni.
Gambar 2.2. SCQ rata-rata tiap panggilan untuk 3 strategi alokasi kanal
2.1.2.3. Kesimpulan Simulasi
Kinerja frekuensi 4x3 jaringan re-use dalam hal kualitas suara dan data
throughput paket telah dievaluasi dalam campuran skenario layanan suara dan
paket data dengan menerapkan berbagai strategi alokasi panggilan suara: FR
secara penuh, HR dinamis dan HR secara penuh. Fokusnya telah ditetapkan pada
tingkat kualitas layanan yang dapat diberikan kepada 95% dari pengguna suara
dan data. Sebuah sistem dengan beban penuh diasumsikan trafik suara memiliki
batas blocking 1% dan lalu lintas paket data yang dihasilkan oleh setiap pengguna
18
suara ketiga. Dalam kasus alokasi FR murni ini tinggi beban lalu lintas tidak dapat
dilayani dengan baik. Karena prioritas layanan yang eksklusif maka diasumsikan
untuk probabilitas pemblokiran panggilan suara yang diharapkan, sekitar 1%,
tetapi Tingkat akses data yang ditolak untuk layanan paket data dalam rentang
hingga 8%. Memanfaatkan alokasi HR baik dinamis atau penuh untuk layanan
voice dimungkinkan untuk mengurangi jumlah data ditolak panggilan hingga
mendekati nol.
Kelemahan alokasi HR adalah penurunan kualitas suara yang dirasakan.
penerapan strategi alokasi HR yang dinamis (bukan hanya menggunakan Saluran
FR saja) penurunan 0,23 poin pada skala SCQ dengan kemungkinan yang
terburuk hingga 5% dari panggilan suara telah diukur. degradasi yang lebih parah
hingga 0,28 poin pada skala SCQ telah diamati ketika saluran HR murni
digunakan.. Alokasi HR dinamis menyediakan peningkatan kualitas yang
signifikan hingga 50% dibanding dengan penggunaan HR murni, namun
mencapai kinerja yang hampir sama untuk layanan paket data. Toleransi
degradasi kualitas suara melalui HR dinamis atau HR murni dilakukan untuk
meningkatkan kualitas layanan paket
Alokasi HR yang dinamis memberikan manfaat yang besar dibandingkan
dengan HR murni. Panggilan dengan kondisi radio yang buruk dapat beralih
kembali ke mode FR. Namun, karena kondisi radio yang baik dalam frekuensi 4x3
dalam sistem terisi penuh, sebagian besar panggilan suara (sekitar 60%) dalam
skenario HR dinamis dilayani dalam mode HR. Karena algoritma alokasi HR
yang dinamis menyediakan sumber daya pada saat dibutuhkan, layanan paket data
menunjukkan kinerja yang hampir sama seperti dalam kasus alokasi HR murni,
19
sedangkan kualitas layanan suara jauh lebih tinggi. Mengurangi bandwidth untuk
layanan bicara dengan memungkinkan alokasi HR yang dinamis dan toleransi
degradasi kualitas suara dilakukan untuk meningkatkan Throughput data
pengguna paket data.
2.1.3 Korelasi jurnal terhadap penelitian
Berdasarkan hasil analisa dari jurnal yang dijadikan acuan terdapat
kesimpulan seperti berikut
Gambar 2.3 Diagram Venn penelitian
Gambar 2.3 menunjukkan diagram venn penelitian kali ini terhadap hasil
studi 2 jurnal diatas, dari jurnal pertama menjelaskan bagaimana halfrate mampu
20
meningkatkan kapasitas jaringan dan pengenalan batasan half rate. Pada jurnal
kedua manfaat halfrate untuk meningkatkan kapasitas jaringan kembali
ditekankan dengan menambahkan dua fakta yang didapatkan pada proses
penelitian yaitu peningkatan kapasitas berpengaruh terhadap layanan data, akan
tetapi penggunaan half rate memiliki dampak negatif yaitu berkurangnya kualitas
suara. untuk mendapatkan nilai batas pada skenario dynamic half rate yang baik
untuk menghindari blocking maka pada penelitan kali ini akan ditambahkan teori
blocking erlang.
2.2 Teknolologi Jaringan GSM
Teknologi jaringan GSM (Global System for Mobile Communication)
adalah sebuah sistem teknologi yang mampu melayani telekomunikasi bergerak
secara digital dimana sistem ini adalah sistem telekomunikasi bergerak yang
banyak digunakan dengan menggunakan media telepon genggam. Banyaknya
perusahaan di dunia yang memproduksi infrastruktur berupa telepon genggam
menjadikan teknologi GSM menjadi teknologi yang paling banyak digunakan di
dunia. Pada awalnya GSM adalah sebuah standarisasi yang di bentuk oleh sebuah
organisasi bernama Group Special Mobile untuk membuat standarisasi teknologi
komunikasi digital seluler
21
Gambar 2.4 Struktur Jaringan pada sistem GSM
2.2.1 Mobile Station (MS)
Pelanggan melakukan proses komunikasi dengan menggunakan teriman
yang dinamakan Mobile Station (MS). Sebagai media penerima dan pengirim dari
sisi pelanggan MS memiliki dua bagian yaitu Mobile Equipment (ME) atau lebih
dikenal dengan sebutan telepon genggam, dan Subscriber Identification Module
( SIM ) yang berfungsi sebagai identitas untuk melakukan panggilan
2.2.2 Base Station System (BSS)
Merupakan bagian dari jaringan yang menyediakan interkoneksi dari MS
ke peralatan data switching. Serta bertanggung jawab atas semua fungsi – fungsi
radio di dalam sistem. BSS terdiri dari :
2.2.2.1 Base Transceiver Station (BTS)
BTS adalah sebuah stasiun yang memiliki fungsi untuk memancarkan dan
menerima sebuah sinyal untuk menangani hubungan komunikasi melalui jalur
22
radio dengan MS. Pada proses komunikai dengan MS BTS menggunakan sebuah
antarmuka yang disebut Air interface. Di dalam BTS terdapat sebuah perangkat
Radio Base Station (RBS) yang memiliki fungsi mengendalikan hubungan antara
jaringan radio dengan MS. Sebuah RBS mampu melayani 1 sel hingga 3 sel
tergantung dari konfigurasi yang di tentukan dan juga kapasitas RBS tersebut.
2.2.2.2 Base Station Controller (BSC)
BSC dapat menangani sumber radio untuk satu BTS atau lebih dengan
menggunakan sebuah antarmuka bernama Abis (Abis interface). BSC juga
menangani proses penyambungan panggilan, perpindahan trafik sebuah MS dari
satu sel ke sel yang lain (Handover) call setup, frequency hoping, handover pada
satu BSC yang sama.
BSC memiliki sebuah sistem kontrol yang vital dalam jaringan radio,
dimana BSC mengatur fungsi utama sebagai berikut:
a. Identitas masing-masing sel yang berupa nomor BCCH, tipe RBS,
dan power keluaran dari sebuah RBS
b. Parameter handover,parameter yang di set sebagai acuan ketika
MS ingin melakukan handover dari sebuah sel ke sel lainnya
c. BSC menangani hubungan MS dengan jaringan selama tahap
pembangunan hubungan yang mencakup:
Paging : BSC mengirimkan pesan paging ke RBS-RBS yang
dibatasi dalam cakupan sebuah location Area (LA), yaitu sebuah
identitas yang dibuat untuk menandai sebuah area yang terdiri dari
kumpulan beberapa sel.
23
Signalling Set-up: ketika sebauh MS melakukan hubungan
terhadap jaringan dalam proses pembangunan panggilan, MS akan
dialokasi SDCCH oleh BSC
Assigment of Traffic Channel: setelah MS mendapatkan SDCCH
maka proses pembangunan panggilan akan di terukan dengan
mencari Traffic Channel (TCH). MS di berikan pesan untuk
mengganti kanal. Dan MS akan dialokasikan sebuah kanal TCH
yang tidak diduduki
Dynamic Power Control. BSC memperhitungkan kebutuhan power
keluaran MS dan BTS didasarkan pada pengukuran yang diterima
dari uplink dan downlink
2.2.2.3 Transcoder Controller (TRC)
TRC memiliki fungsi utama di dalam melakukan proses penyesuaian
kecepatan. TRC akan melakukan proses konversi informasi pada sisi terima dari
MSC/ VLR pada kecepatan 64 kbps menjadi kecepatan 16 kbps. TRC memiliki
unit yang mampu melakukan proses transcoding dan rate adaption yang bernama
Transcoder and Rate Adaption Units (TRAUs).
2.2.3 Network Sub-System (NSS)
NSS Berfungsi sebagai sistem switching dalam jaringan seluler. Selain itu,
NSS juga menangani fungsi – fungsi network interfacing, common channel
signaling, serta sebagai antar muka antara jaringan seluler dengan jaringan
lainnya. Adapun NSS terdiri dari
Mobile Switching Center (MSC)
24
MSC melakukan proses kontrol terhadap panggilan dari dan
menuju sistem telepon maupun sistem data lainnya. MSC juga
memiliki fungsi lainnya seperti interface jaringan dan switching
dasar dan mengatur BSC melalui A-interface. Sebagai penghubung
antara satu jaringan GSM dengan jaringan lainnya
Home Location Register (HLR)
HLR adalah database yang digunakan untuk menyimpan
dan mengatur data-data pelanggan tetap. HLR dianggap sebagai
database yang paling penting sejak HLR dapat menyediakan data-
data pelanggan tetap, data yang disimpan dalam HLR mencakup
status pelanggan, informasi lokasi pelanggan, dalam proses
konfigurasinya HLR memiliki dua mode yaitu perangkat
standalone maupun digabung dengan MSC/VLR
Visitor Location Register (VLR)
VLR merupakan database yang menyimpan informasi
pelanggan sementara yang diperlukan oleh MSC dalam ketika ada
pelanggan yang berkunjung dari area yang lain. Apabila MS
hendak melakukan panggilan maka VLR akan memberikan
informasi yang dibutuhkan untuk proses pembangunan panggilan
tanpa harus melakukan koordinasi setiap waktu dengan HLR,
karena ketika MS berkunjung ke sebuah MSC yang baru maka
MSC akan meminta data dari HLR asal MS.
Authentication Center (AUC)
25
AUC memiliki parameter untuk melakukam autentikasi dan
encryption untuk memeriksa identitas pemakai dalam setiap
panggilan. Auc digunakan untuk melakukan kontrol terhadap
penggunaan jaringan yang benar untuk mencegah pelanggan yang
nakal.
Equipment identity Register (EIR)
EIR adalah data yang memiliki informasi tentang perangkat
MS yang digunakan. EIR melakukan validasi Internasional Mobile
Equipment Identivity (IMEI) untuk menangani kasus pencurian
2.2.4 Operasi dan support sistem (OSS)
Operation and Support system (OSS) adalah implementasi dari Operation
and maintenance center (OMC). Dimana OMC tersambung ke seluruh
perlengkapan sistem switching dan ke BSC. OSS memiliki fungsi penting untuk
melakukan pemantauan jaringan dan melakukan kontrol terhadap sistem yang
sedang bekerja dengan metode sentral serta lokal untuk kegiatan operasional dan
kegiatan aktivitas pemeliharan pada jaringan GSM.
OSS memiliki 2 level fungsi dalam melakukan pengaturan dan kontrol
jaringan, yaitu melalui Network Management Center (NMC), dan pusat yang lebih
kecil yang dinamakan Operation and Maintenance Center (OMC). Sistem seperti
ini memiliki fungsi yang efisien dalam pembagian tugas dimana NMC menangani
isu jaringan yang lebih luas dan pada skala besar sedangkan OMC berkonsentrasi
untuk isu lokal dan masalah yang sifatnya kecil atau jangka pendek. OSS
26
menghubungkan sistem pengaturan yang mendukung beberapa elemen jaringan,
yaitu:
Mobile Switching Center (MSC )
Base Station Controller (BSC )
Radio Base Station (RBS )
Visitor Location Register (VLR )
Home Location Register (HLR )
Equipment Identity Register (EIR )
AUthentication Center (AUC )
Mobile Intelligent Network nodes (MIN )
2.3 Sistem Multiple Access pada GSM
Kanal radio adalah media komunikasi yang digunakan dalam sistem
telekomunikasi radio dan di bagi kebeberapa pelanggan dalam sebuah cell.
Pelanggan melalui mobile station saling memperebutkan kanal frekuensi untuk
mengirimkan sinyal informasi, untuk mencegah terjadinya benturan pelanggan
antar pelanggan didalam melakukan akses ke sebuah sistem, maka setiap
pelanggan diberikan kanal mandiri berdasarkan kebutuhan. Di dalam membagi
ketersediaan sumberdaya fisik terhadap sebuah mobile station seperti pita
frekuensi kedalam kanal suara maka sistem multiple access dibagi menjadi
beberapa bagian yaitu
27
Gambar 2.5 Prosedur Multiple Access
2.3.1 Sistem FDMA (Frequency Division Multiple Access)
Sistem FDMA adalah salah satu prosedur Multiple Access yang digunakan,
pada sistem ini frekuensi dibagi menjadi beberapa kanal dalam sebuah rentang
frekuensi dimana pada sistem ini sinyal informasi dibawa melalui frekuensi yang
berbeda.
Gambar 2.6 Teknik FDMA
Pada gambar di atas terlihat bagaimana FDMA membagi frekuensi
menjadi beberapa frekuensi pembawa. Dikarenakan FDMA memiliki frekuensi
yang berbeda pada masing-masing kanal maka diperlukan usaha yang besar di
28
base station dan pada setiap kanal memerlukan unit penerima dan pemancar,
meskipun begitu perangkat yang digunakan pada sistem FDMA relatif sederhana.
2.3.2 Sistem TDMA (Time Division Multiple Access)
Time Division Multiple Access (TDMA) digunakan dalam sistem radio
digital bergerak, dimana setiap MS dialokasikan sebuah time slot untuk proses
komunikasi dalam sistem. Bandwidth pada time slot tidak dialokasikan untuk
sebuah MS tapi rentang frekuensi sistem tersebut dibagi menjadi beberapa
subband. Di dalam time slot MS mentransmisikan data
Gambar 2.7 Teknik TDMA dalam multiple carrier frekuensi
Pada gambar di atas menunjukkan lima saluran dalam sistem TDMA
dengan periode empat slot waktu dan tiga frekuensi pembawa. pada setiap time
slot bisa dikonfigurasi sebagai kanal trafik secara penuh atau mengalokasikan dua
kanal untuk dijadikan dedicated channel, bisa berupada SDCCH yang befungsi
sebagai signaling dan untuk mengirimkan pesan singkat atau BCCH yang
memiliki fungsi untuk cell broadcast.
29
2.4 Kanal Logikal pada GSM
Sistem GSM memiliki kanal yang berfungsi untuk membawa kanal informasi
anatara BTS dengan MS dan dikenal dengan nama Logical Channel. Kanal logis
sendiri dibagi menjadi dua kategori yaitu kanal trafik dan kanal kontrol
(signaling).
2.4.1. Kanal Trafik
Traffic Channel (TCH) adalah kanal yang digunakan untuk
mentransmisikan suara atau data. Sebuah TCH dapat digunakan secara penuh
(full-rate) atau dibagi menjadi dua kanal trafik half-rate. Layanan suara adalah
layanan yang paling penting dalam GSM sehingga layanan suara harus lebih
ditingkatkan.
2.4.1.1. Full-rate codec
Peningkatan Kualitas suara adalah perhatian yang sangat penting dalam
layanan suara. kualitas suara yang mendekati kualitas suara pada fixed network
menjadi hal yang penting untuk sistem GSM untuk menggantikan peran fixed
network, karena sistem komunikasi bergerak memiliki kemampuan instalasi
jaringan telekomunikasi yang cepat. Oleh karena itu penggunaan Enhanced full-
rate (EFR) codec menjadi prioritas tinggi. EFR adalah codec full-rate dengan bit
rate 12,2 kbit/s yang memiliki kualitas suara yang lebih baik dari codec full-rate
sebelumnya
2.4.1.2 Half-rate codec
Peningkatan utilisasi bandwidth dengan menggunakan half-rate speech
codec dimana kanal half rate memiliki rate data 5,6 Kbit/s diperkenalkan untuk
30
meningkatkan kapasitas jaringan. Dalam kondisi saluran yang baik, meskipun
menggunakan metode setengah rate tetapi memiliki kualitas suara hampir sama
dengan metode codec full-rate. Namun, penurunan kualitas terjadi khususnya
untuk komunikasi MS ke MS
2.4.1.3. Adaptive multi-rate (AMR) codec
Codec suara rate penuh dan setengah tingkat sama-sama menggunakan
sumber atau informasi dengan bit rate yang tetap, yang sudah dioptimalkan untuk
kondisi kanal radio tertentu. Kelemahan sistem ini adalah tidak fleksible, ketika
kondisi radio lebih buruk dari biasanya maka kualitas suara menjadi lebih buruk.
karena kapasitas saluran yang diberikan kepada MS terlalu kecil untuk transmisi.
Di sisi lain, sumber daya radio akan terbuang untuk perlindungan error yang tidak
dibutuhkan jika kondisi radio lebih baik dari biasanya.
Untuk mengatasi masalah tersebut sebuah codec yang lebih fleksible
dikembangkan dengan nama adaptive multi-rate (AMR) codec. Fitur AMR ini
dapat meningkatkan kualitas suara yang mampu beradaptasi di antara coding
suara yang berbeda (dengan tingkat perlindungan kesalahan atau error yang
berbeda) sesuai dengan kualitas salura. Untuk lebih tepat, AMR memiliki dua
prinsip-prinsip adaptasi (Bruhn et al, 2000.) kanal adaptasi dan codec adaptasi
Kanal adaptasi secara dinamis memilih tipe kanal trafik untuk kanal trafik
full rate ataupun kanal trafik half rate. Pada mode ini melakukan adaptasi pada bit
rate pengguna untuk optimalisasi sumber radio. Jika traffik sedang tinggi, maka
koneksi yang menggunakan TCH full rate (TCH/F) dengan bit rate 12,2 kbit/s
dengan kulitas kanal baik akan di alihkan menjadi TCH half rate (TCH/H) dengan
bit rate 5,6 kbit/s. Apabila beban trafik sedang rendah, kualitas kanal suara pada
31
beberapa TCH/H dapat di tingkatkan dan dialihkan menjadi sebuah TCH/F.
Informasi pensinyalan untuk adaptasi ini dilakukan dengan protokol yang sudah
ada pada kanal pensinyalan GSM, pengalihan antara kanal full-rate dan half-rate
dilakukan melalui intracell handover yaitu perpindahan trafik di dalam sebuah sel.
Mode codec adaptasi dilakukan untuk menyesuaikan tingkat pengkodean
(yaitu pertukaran antara perlindungan error dengan bit rate sumber suara) sesuai
dengan kondisi saluran. Ketika saluran radio buruk, encoder beroperasi pada level
bit rate yang rendah dan menggunakan bit yang lebih banyak untuk perlindungan
kesalahan. Ketika kualitas kanal radio bagus, digunakan perlindungan error yang
lebih sedikit.
2.4.1.4 Dynamic halfrate alocation (DHA)
Fitur DHA mengoptimalkan penggunaan kapasitas ketika beban sel tinggi,
sementara itu tetap menawarkan kualitas suara terbaik ketika beban sel rendah.
Hal ini dicapai dengan mengalokasikan TCH FR atau HR sesuai dengan beban
sel, Pada beban sel yang tinggi TCH HR memiliki batasan yang akan memicu
perubahan kanal trafik dari FR menjadi HR dan pada beban sel rendah TCHs FR
memiliki batasan
Ambang batas untuk alokasi TCH HR dipicu oleh parameter DTHAMR
dan DTHNAMR dan ditetapkan per sel. Parameter ini adalah nilai-nilai persentase
yang merupakan perbandingan antara jumlah TCH yang tidak terpadak dibagi
dengan jumlah TCH keseluruhan pada sebuah sel. Dua parameter menunjukkan
bahwa MS mampu menangani AMR dan non AMR akan diperlakukan berbeda
dalam alokasi TCH berdasarkan pada beban sel. Jika menggunakan fitur Prioritas
Kualitas Suara, maka memungkinkan untuk mengatur dua parameter berbeda
32
untuk tingkat prioritas yang berbeda. Fitur ini memungkinkan untuk mulai
mengalokasikan HR untuk pengguna prioritas rendah pada beban sel moderat, dan
membiarkan pengguna prioritas tinggi mendapatkan FR sampai beban dalam sel
sangat tinggi.
Metode pengalokasian HR akan terjadi pada beberapa kasus seperti ini:
1. jika MS berada pada sebuah sel AMR / HR dimana jumlah TCH yang
tidak terpakai dibagi dengan jumlah TCH keseluruhan pada sebuah sel
sama dengan atau di atas nilai DTHAMR yang ditetapkan, maka FR TCH
akan lebih diprioritaskan dibandingkan TCH HR untuk alokasi kanal. Jika
jumlah TCH yang tidak terpakai dibagi dengan jumlah TCH keseluruhan
kurang dari DTHAMR, tetapi lebih tinggi dari DTHNAMR, maka AMR /
HR TCH akan memiliki prioritas lebih dibanding FR TCH. Jika jumlah
TCH yang tidak terpakai dibagi dengan jumlah TCH keseluruhan kurang
dari kedua DTHAMR dan DTHNAMR, maka HR TCH akan lebih
diutamakan daripada FR TCH (baik AMR / HR dan HR akan diutamakan,
dengan urutan AMR terlebih dahulu
2. Jika MS atau sel tidak mendukung AMR / HR dan jumlah TCH yang tidak
terpakai dibagi dengan jumlah total TCH sama atau di atas DTHNAMR
yang ditetapkan, maka FR TCH akan memiliki prioritas lebih
dibandingkan HR TCH. Jika jumlah TCH yang tidak terpakai dibagi
dengan jumlah TCH keseluruhan kurang dari DTHNAMR, maka HR TCH
akan memiliki lebih diutamakan daripada FR TCH.
2.4.2. Kanal Pensinyalan
33
Kontrol dan manajemen pada jaringan seluler membutuhkan usaha
pensinyalan yang tinggi. Meskipun tidak ada koneksi yang aktif antara MS
dengan jaringan, informasi pensinyalan (contohnya, informasi mengenai
pembaruan lokasi) selalu ditransmisikan melalui antarmuka air, antarmuka antara
MS dengan BTS. Kanal pensinyalan GSM memberikan sebuah layanan
pensinyalan berkelanjutan ke MS untuk mengirim dan menerima pesan kapanpun
melalui antarmuka air. Pada sistem GSM, kanal pensinyalan disebut juga sebagai
kanal Dm (Mobile D Channel). Kanal pensinyalan digunakan oleh MS untuk
mencari RBS yang aktif, melakukan proses sinkronisasi dan menerima informasi
untuk melaksanakan pembangunan panggilan. Kanal pensinyalan ini dibagi
menjadi Broadcast Channel (BCH), Common Control Channel (CCCH) dan
Dedicated Control Channel (DCCH).
2.4.2.1. Broadcast Channel (BCH)
BCH adalah kanal yang digunakan oleh BSS ke arah downlink untuk
menyebarkan informasi yang sama ke semua MS didalam sebuah sel (point to
multi point) . BCH terdiri dari 3 kanal
1. Broadcast Control Channel (BCCH), kanal ini digunakan untuk
menyebarkan informasi kepada MS yang berisi tentang konfigurasi
kanal radio baik sel yang sedang melayani MS maupun sel
tetangga, informasi sinkronisasi yang berisi frekuensi, nomor
frame, dan sel id.
2. Frequency Control Channel (FCCH), kanal ini informasi tentang
koreksi terhadap frekuensi transmisi di sebarkan kepada MS.
34
3. Synchronization Channel (SCH), kanal ini menyebarkan informasi
untuk identifikasi sebuah BTS. Kanal ini juga menyebarkan data
sinkronisasi frame pada MS contohnya apabila terjadi pengurangan
jumlah frame.
FCCH dan SCH selalu disebarkan bersama dengan BCCH
2.4.2.2. Common control Channel (CCCH)
CCCH adalah kanal pensinyalan point to multi point yang digunakan
untuk menugaskan kanal dedicated dan paging untuk melokalisir MS. CCCH
terdiri dari:
1. Random Access Channel (RACH), kanal ini adalah kanal uplink
dari CCCH yang di akses dari MS di dalam sebuah sel untuk
meminta saluran sinyal yang didedikasikan khusus kepada satu MS
untuk satu kali pensinyalan.
2. Access Grant Channel (AGCH), kanal ini adalah bagian downlink
(jalur dari BTS menuju MS) dari CCCH untuk memberikan sebuah
SDCCH atau TCH kepada sebuah MS
3. Paging Channel (PCH), kanal ini dalah bagian downlink dari
CCCH yang digunakan sebagai keperluan paging untuk mencari
MS tertentu.
2.4.2.3. Dedicated control Channel (DCCH)
35
DCCH adalah kanal pensinyalan dua arah point to point. Sebuah
Associated Control Channel (ACCH) adalah sinyal dedikasi juga tetapi kanal ini
hanya di dedikasikan dalam hubungan dengan sebuah TCH atau SDCCH. Saluran
kontrol A/DCCH terdiri dari:
1. Stand-alone Dedicated Control Channel (SDCCH), adalah kanal
pensinyalan DCCH dedicated point to point yang tidak terikat
kepada TCH/berdiri sendiri. Yang digunakan untuk pensinyalan
antara MS dan BTS ketika tidak ada koneksi panggilan yang aktif.
SDCCH di minta oleh MS melalui RACH dan di berikan oleh
AGCH. Ketika transaksi pensinyalan telah selesai maka SDCCH
dilepaskan dan bisa di berikan kepada MS yang lain.
2. Slow Associated Control Channel (SACCH), kanal ini selalu
ditugaskan dan digunakan oleh TCH atau SDCCH. SACCH
membawa informasi untuk operasi radio yang optimal, contohnya
perintah untuk melakukan sinkronisasi power control dan laporan
pengukuruan saluran. Data harus dikirimkan secara terus-menerus
melalui SACCH karena paket SACCH mengindikasikan eksistensi
sambungan radio.
3. Fast Associated Control Channel (FACCH), Dengan
menggunakan multiplexing preemptive dinamis pada TCH, dapat
disediakan bandwidth tambahan untuk pensinyalan. Saluran
pensinyalan yang dibuat dengan cara ini disebut FACCH. Hal ini
hanya dilakukan pada koneksi pada sebuah TCH, dan digunakan
36
untuk waktu singkat dengan mengorbankan transportasi data
pengguna.
2.5 Erlang
Unit Erlang adalah ukuran statistik kepadatan lalu lintas suara dalam sistem
telekomunikasi dan secara luas digunakan untuk setiap elemen dalam sistem
telekomunikasi, pada teknologi seluler digunakan untuk memahami volume lalu
lintas trafik.
Teori Erlang digunakan untuk membantu menghitung trafik telekomunikasi
sehingga volume dapat diukur dengan cara yang standar dan dapat dilakukan
perhitungan. Di dalam merencanakan jaringan telekomunikasi fungsi dari Erlang
digunakan untuk memahami pola trafik dalam jaringan suara dengan
menggunakan angka-angka untuk menentukan kapasitas yang diperlukan dalam
setiap area jaringan.
Sebuah sel dapat dimodelkan sebagai sistem teoritis untuk mendaptkan
kerugian trafik dengan n (saluran),
B= An/n !
∑i=0
n
Ai / i !
Pada rumus Blocking Erlang di atas terlihat ubungan antara beban trafik yang
ditawarkan (A) dan probabilitas blocking B dengan jumlah total saluran n
2.6 Speech Quality Index (SQI)
37
kualitas suara dapat dianggap sebagai hasil dari persepsi dan penilaian
proses, di mana subjek menilai menetapkan hubungan antara dirasakan dan yang
diinginkan atau diharapkan. Dengan demikian, kualitas suara tidak mutlak
berdasarkan pada akal. Hal ini disebabkan oleh penerima, sebagai hasil dari proses
penilaian (Jekosch, 1998)
di dalam telekomunikasi, kualitas suara di sisi penerima yang kurang baik
sering kali disebabkan oleh beberapa faktor antara lain:
1. Koneksi yang buruk
2. Derau atau noise
Untuk menilai kualitas suara dapat di nilai melalui sinyal suara yang
ditransmisikan, untuk melakukan pengukuran kualitas suara dapat dilakukan
melalu statistik ketika sebuah panggilan dilakukan yang didapat dari OSS di kenal
dengan nama Speech Quality Index untuk memberikan gambaran persepsi kualitas
pada sisi pelanggan.
2.6.1 SQI pada BTS dan BSC
BTS mengumpulkan data tentang saluran radio uplink dan data yang
digunakan untuk menghitung kualitas suara. algoritma yang digunakan untuk
perhitungan SQI untuk uplink didasarkan pada korelasi antara parameter radio dan
kualitas suara. Korelasi dilakukan dengan membandingkan hasil dari percobaan
mendengar kualitas suara dan pengaturan parameter.
Nilai-nilai SQI downlink didasarkan pada pengukuran kualitas downlink
yang dibuat oleh Enhanced measurement Report (EMR) pada MS dan dilaporkan
38
dalam EMR (yaitu nilai-nilai BEP dan NBR_RCVD_BLOCKS). EMR adalah
pesan yang dikirimkan oleh MS yang berisi hasil pengukuran yang terjadi pada
MS.
Kualitas suara untuk setiap panggilan suara dihitung setiap jangka waktu
sekitar 2,5 detik. Informasi kualitas suara kemudian dikirim melalui jalur dari
BTS menuju BSC. Dalam BSC, informasi kualitas suara dibagi menjadi tiga
kategori berdasarkan nilai SQI - "Good", "Acceptable" dan "Bad".
2.6.2 Perhitungan nilai SQI
Dari statistik OSS terdapat objek CELLSQI yang berisi tiga counter yang
menunjukkan bagaimana indeks kualitas suara didistribusikan UL, menurut
persepsi kualitas pelanggan yaitu SQI Good, SQI Acceptable dan SQI Bad. Dan
objek CELLSQIDL berisi counter yang sesuai tetapi untuk DL. Counter memiliki
nama yang sama dengan counter UL, tetapi dengan akhiran DL..
Counter yang menggambaran tentang SQI adalah sebagai berikut
1. TSQIGOOD : Akumulasi jumlah sampel SQI yang mewakili
kualitas suara yang Good/baik.
2. TSQIACCPT : Akumulasi jumlah sampel SQI yang mewakili
kualitas suara Acceptable/diterima.
3. TSQIBAD : Akumulasi jumlah sampel SQI yang mewakili
kualitas suara Bad/ tidak memuaskan.
39
Secara matematis persentase sampel SQI Good dengan kualitas yang baik
terhadap total sampel SQI.
SQItot=TSQIGOOD+TSQIACCPT +TSQIBAD
SQItot adalah total sampel SQI yang digunakan untuk perhitungan persentase SQI
SQIGood=TSQIGoodSQItot
x100 %
Perhitungan yang sama dapat dilakukan untuk SQI Acceptable dan SQI Bad.
Dengan melakukan perubahan dari TSQIGood menjadi TSQIAccpt untuk SQI
Acceptable dan TSQIBad untuk SQI Bad.