A. Standar IEEE 802.21
IEEE 802.21 adalah sebuah standar yang dibuat oleh IEEE dalam dunia jaringan yang di publish pada tahun 2008. IEEE adalah organisasi internasional, beranggotakan para insinyur, dengan tujuan untuk mengembangan teknologi untuk meningkatkan harkat kemanusiaan dan mempercepat teknologi-teknologi baru dalam semua aspek dalam industri dan rekayasa (engineering), yang mencakup telekomunikasi, jaringan komputer, kelistrikan, antariksa, dan elektronika.
Kelompok IEEE 802.21 mulai bekerja pada Maret 2004 dimana lebih dari 30 perusahaan telah bergabung dalam kelompok ini. Kelompok ini menghasilkan draft pertama dari standar, termasuk definisi protokol pada Mei 2005 kemudian standar ini diterbitkan pada tahun 2008 atau tepatnya Januari 2009. IEEE 802.21 dikenal sebagai layanan “Media-Independent-Handover” atau sering disebut MIH. Handover adalah suatu proses dimana mobile-node memperoleh dan mempertahankan arus lalu lintas data selama terjadinya peristiwa switching. Hal ini memungkinkan kelangsungan suatu jaringan selama proses tr/tx dengan cara menetapkan suatu mekanisme untuk mengumpulkan dan mendistribusikan informasi dari berbagai jenis link ke pengambil keputusan handover. Informasi yang dikumpulkan terdiri pemberitahuan tepat waktu dan konsisten mengenai perubahan kondisi hubungan dan jaringan akses yang tersedia.
Ruang lingkup standarisasi 802.21 adalah pengembangan standar optimalisasi handover beberapa jaringan yang berbeda dengan tujuan untuk meningkatkan kenyamanan para pemakai perangkat mobile (bergerak) ataupun perangkat stationary (diam) dengan cara mendukung perangkat yang digunakan untuk terhubung ke jaringan yang beragam. Untuk para pengguna perangkat stationer, standar 802.21 dapat meningkatkan proses handover sehingga berjalan lebih baik ketika terjadi perubahan lingkungan dan membuat suatu jaringan lebih atraktif. Dalam beberapa kejadian, kesinambungan layanan jaringan dapat dimaksimalkan selama proses handover.
Penemuan dan pengembangan dalam dunia jaringan sangat penting untuk memenuhi kebutuhan aplikasi dan mobilitas. Standar IEEE 802.21 mendefinisikan informasi jaringan dan menentukan tata cara bagaimana informasi tersebut dapat diperoleh dalam jaringan yang digunakan oleh MIH . Informasi jaringan yang dimaksud dapat mencakup informasi tentang jenis, identifier, availability, kualitas link, dll.
Banyak vendor telekomunikasi yang sedang membangun produk nirkabel dan berpartisipasi dalam pengembangan standar IEEE 802.21. Standar teknologi saat ini seperti 802.11 yang melakukan handover menggunakan perangkat lunak akan dilaksanakan oleh 802.21. Penggunaan perangkat lunak sebagai sarana untuk menjalankan standar teknologi 802.21 pada dasarnya tidak menyebabkan peningkatan besar dalam biaya perangkat jaringan.
IEEE 802.21 memfasilitasi berbagai metode handover yaitu handover keras (hard) dan handover lembut (soft). Sebuah hard handover juga dikenal sebagai "break-before-make" handover, yaitu switch antara dua titik akses, BTS, atau Poas. Soft handover memerlukan pembentukan koneksi dengan PoA dimana masih terjadi routing lalu lintas oleh jaringan PoA. Dalam soft handover, mobile node tetap terhubung dengan dua PoAs . Namun, perlu diketahui bahwa semuanya tergantung pada persyaratan layanan dan pola lalu lintas, hard handover sering luput dari perhatian. Misalnya web browsing dan audio/video streaming dengan prebuffering dapat diakomodasi dengan handover antara Poas berbeda dalam satu jaringan dengan menggunakan mekanisme yang memungkinkan koneksi dari satu PoA ke PoA yang lain dengan cepat. Desain utama IEEE 802.21 dapat diklasifikasikan menjadi tiga kategori yaitu satu set kerangka untuk memungkinkan kelangsungan pelayanan ketika terjadi transfer antar teknologi jaringan yang berbeda, satu set pengaktifan handover, dan satu set Layanan Akses Poin (SAP).
Gambar di atas mengilustrasikan secara umum standar IEEE 802.21. Ruang lingkup IEEE 802.21 hanya mencakup pengoperasian MIHF terhadap teknologi lama dengan menggunakan interface MIHF dan entitas lainnya . Untuk proses ini, sebuah media interface yang independen antara MIHF dan MIHU (MIH_SAP) sudah cukup. Disamping itu, kita perlu mendefinisikan teknologi interface yang digunakan agar dapat diketahu jenis media yang sesuai dan yang mendukung, antara MIHF dan layer lainnya (MIH_LINK_SAP)
Gambar di atas menjelaskan perpindahan informasi setiap kelas MIHF dimana setiap informasi akan dikirim atau diterima ke/melalui information server.
Gambar di atas mengilustrasikan bagaimana standar IEEE 802.21 menentukan jaringan mana yang akan digunakan saat perangkat mobile kita pada saat terjadi perubahan situasi atau kondisi mengenai jaringan yang tersedia.
B. OFDMA dan SC-DMA
1. OFDMA
Orthogonal Frequency-Division Multiple Access (OFDMA) adalah sistem komunikasi tanpa kabel yang menggabungkan teknik OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) dan teknik multiakses untuk menyedikan layanan jaringan dimana terdapat banyak user (pengguna jaringan). OFDM sebagai salah satu teknik modulasi multicarrier pada dasarnya akan meneruskan satu bit stream pada satu kanal komunikasi dengan satu simbol OFDM dengan cara bit stream dari satu user akan dibagi-bagi menjadi rate yang lebih rendah secara pararel ditumpangkan pada tiap subcarriers sebelum akhirnya diserialkan kembali.
Untuk lingkungan multi user, OFDM perlu dikombinasikan dengan teknik akses jamak sehingga muncul OFDM-TDMA, OFDM-CDMA (disebut juga MC-CDMA) dan OFDMA. OFDMA merupakan kombinasi antara OFDM dan FDMA (Frequency Divison Multiple Access) yang melayani beberapa pengguna dengan mengalokasikannya pada subcarrier. Pada dasarnya, OFDMA memisahkan satu set data yang tinggi ke dalam beberapa set data rendah lalu mentransmisikannya secara paralel. OFDMA memungkinkan beberapa UE (User Equipment) untuk berbagi bandwidth yang sama. Ini dapat dilakukan dengan menentukan beberapa subcarrier untuk diberikan kepada beberapa UE sehingga memungkinkan beberapa set aliran data yang rendah untuk pengguna yang berbeda pada saat yang sama.
Terdapat perbedaan antara OFDMA dan OFDM, OFDM bukanlah sebuah teknik akses jamak melainkan suatu teknik modulasi yang menciptakan banyak aliran data supaya dapat digunakan oleh pengguna yang berbeda, sedangkan OFDMA merupakan skema akses jamak yang memungkinkan banyak pengguna berbagi dalam bandwidth yang sama.
Selain itu, OFDM mengalokasikan pengguna hanya pada ranah waktu sedangkan OFDMA mengalokasikan pengguna pada ranah waktu dan frekuensi. Ilustrasi mengenai perbedaan keduanya dapat dilihat pada gambar berikut :
Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa OFDM pada suatu periode waktu tertentu hanya dapat melayani 1 pengguna. Data yang dikirim tetap dibagi ke dalam banyak subcarrier seperti halnya prinsip OFDM. Berbeda dengan OFDMA, pada periode waktu tertentu kanal dapat melayani beberapa pengguna, sebab pengguna dialokasikan ke dalam beberapa slot dan data yang dikirim dibagi ke dalam banyak subcarrier secara terdistribusi atau acak.
User pada OFDMA dibedakan dari frekuensi subcarriers yang dipakai seperti pada FDMA, namun keuntungan dibanding FDMA adalah guard band antar subcarriers yang diberikan pada tiap user lebih sempit karena boleh saling overlap sehingga pektrum frekuensi lebih efisien dan dapat meningkatkan kapasitas. Keuntungan dari sistem OFDMA adalah dapat menghilangkan ISI dengan penggunaan guard time yang lebih panjang dari nilai delay spread dan dapat mengurangi ICI dengan penambahan cyclic prefix pada tiap simbol OFDM. Selain itu OFDMA efisien terhadap penggunaan spektral karena antar frekuensi subcarriers saling orthogonal, lebih tahan terhadap frequency selective fading dibandingkan system single carrier, dan mampu memberikan data rate yang tinggi sehingga mendukung aplikasi multimedia.
2. SC-FDMA
Single Carrier Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) adalah suatu teknik multiple access yang akan 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. Discrete Fourier Transform (DFT) adalah prosedur powerful yang digunakan dalam pemrosesan sinyal digital dan filterisasi digital. Secara sederhana DFT merupakan prosedur matematika yang dapat digunakan untuk menentukan harmonik atau frekuensi, yang merupakan bagian dari sekuens sinyal diskrit. Berbeda dengan OFDM, pada SC-FDMA ini setiap simbol data disebar di beberapa subcarrier, sehingga disebut juga DFT-spread OFDM.
SC-FDMA mewarisi kelebihan-kelebihan yang dimiliki OFDMA, namun SC-FDMA memiliki suatu kelebihan yang tidak dimiliki oleh OFDMA yaitu nilai Peak to Average Power Ratio (PAPR) yang lebih rendah. PAPR adalah perbandingan antara daya puncak sinyal dengan daya rata-ratanya. PAPR dapat terjadi sebagai hasil superposisi dari dua atau lebih subcarrier sehingga menghasilkan nilai puncak sinyal yang sangat besar. Hal ini biasanya disebabkan oleh modulasi masing-masing subcarrier yang dilakukan dengan frekuensi yang berbeda sehingga menyebabkan beberapa subcarrier mempunyai fasa koheren yang pada akhirnya akan muncul amplitudo dengan level yang jauh lebih besar dari daya sinyalnya. Peak to Average Power Ratio (PAPR) adalah suatu performansi yang digunakan untuk menentukan indikasi efisiensi daya dari suatu transmitter. Semakin rendah nilai PAPR maka efisiensi daya yang dihasilkan adalah semakin tinggi.
Secara matematis nilai PAPR dapat dihitung :
PAPR(dB) = 10log (N)
N (Jumlah Subcarrier)
Dari persamaan diatas dapat disimpulkan bahwa nilai PAPR pada sistem OFDM bersifat linear dengan jumlah subcarrier-nya. Saat N sinyal ditambahkan dengan fasa yang sama, sinyal tersebut akan menghasilkan nilai puncak yang besarnya N kali dari daya rata-ratanya, sehingga nilai PAPR akan bertambah besar jika jumlah N diperbesar.
Alasan mengapa pada transmisi uplink sangat disyaratkan PAPR yang rendah, karena jika pada transmisi uplink sinyal yang ditransmisikan PAPR-nya tinggi akan mengakibatkan borosnya baterai pada pengguna (UE). Hal itu perlu dihindari supaya tidak merugikan pengguna. Konsumsi daya besar pada transmitter untuk downlink, yaitu jaringan LTE sendiri tidak terlalu dipermasalahkan, sebab jaringan mendapat catu daya dari PLN dan sifatnya tetap atau tidak mobile. Sedangkan pengguna umumnya mobile atau bergerak sehingga konsumsi daya yang besar akan merugikan.
3. Perbandingan OFDMA dan SC-FDMA
Pada OFDM, setiap data simbol dibawa oleh 1 subcarrier, sedangkan pada SC-FDMA beberapa subcarrier membawa tiap data simbol. Selain itu perbedaan mendasar antara OFDM dan SC-FDMA adalah adanya proses DFT pada transmitter SC-FDMA. oleh karena itu , SC-FDMA sering disebut juga DFT-spread- OFDM
Dari gambar di atas dapat dilihat, dengan modulasi QPSK maka setiap data simbol diwakili 2 bit (00, 01, 10, 11). Pada OFDMA terlihat bahwa aliran data dibagi ke dalam empat buah subcarrier dengan menempati bandwidth selebar 15 KHz untuk satu periode simbol, kemudian ditransmisikan secara paralel dalam satu waktu. Sedangkan pada SC-FDMA data dikirimkan dalam empat buah subcarrier juga, hanya saja ditransmisikan secara sekuensial, dengan menempati bandwidth 60 KHz untuk N periode simbol SC-FDMA, dimana N di sini adalah 4.
Sumber
http://www.cisco.com/web/about/ac123/ac147/archived_issues/ipj_12-2/122_ieee.html
http://pemogramanbascom.blogspot.com/2010/06/ofdm-dan-ofdma.html
http://taufiqalif.wordpress.com/2010/02/05/the-discrete-fourier-transform-dft-part-1-introduction/
Makalah Seminar Kerja Praktek, Lapisan Fisik Pada Teknologi Long Term Evolution (Lte) Di Pt Telkom R&D Center Bandung, Yusup Rudyanto.
No comments:
Post a Comment