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).