Belajar teknologi CDMA

Akhirnya sampai kita pada pembahasan mengenai Teknologi CDMA itu sendiri, sebelumnya mari kita lihat gambar berikut ini menunjukkan perkembangan teknologi seluler saat ini;

ARSITEKTUR JARINGAN CDMA 2000

Saat ini Telkom Flexi menggunakan/menggandeng SAMSUNG untuk menyediakan layanan CDMA khususnya wilayah Divre V.

BTS (Base Transceiver Station)

Bertanggung jawab mengalokasikan kanal (Walsh code) dan daya (power) untuk konsumsi pelanggan.
Mempunyai perangkat radio fisik yang digunakan untuk mengirim dan menerima sinyal cdma2000.

BSC (Base Station Controller)

Bertanggung jawab untuk mengontrol semua BTS yang ada di bawah pengawasannya.
Merutingkan paket dari BTS ke PDSN atau dari PDSN ke BTS.
Merutingkan trafik TDM ke circuit-switched platform (MSC).

MSC (Mobile Switching Centre)

Call control dan mobility management. Contoh : registrasi, call set-up, location update, handoff, dsb.
Call features dan supplementary services. Contoh : call waiting, fax, internet, dsb.
Interface ke PSTN/ISDN/PLMN/PSPDN.
Interface ke OMC/NMS/Billing sytem.

VLR (Visitor Location Register)

Visitor information handling.
Location registration/update.
Visitor call control

HLR (Home Location Register)
Data base MS information, meliputi :

Electronic Serial Number (ESN).
Mobile Identity Number (MIN).
Profile information.
Current location.
Authorization period.

AuC (Authentication Centre)

Mengeksekusi algoritma authentikasi.
Membangkitkan SSD (Shared Secret Data).
Merecovery gangguan authentikasi.

GAN (General ATM switch Network)

Jalur komunikasi dan jalur handoff antar BSC.
Jalur Operasi & Pemeliharaan sistem.
R-P Interface.

Router

Merutingkan paket-paket ke dan dari berbagai elemen jaringan di dalam sistem CDMA2000.
Bertanggungjawab untuk mengirimkan dan menerima paket dari jaringan internal ke jaringan eksternal (offnet platform) atau sebaliknya.

PDSN (Packet Data Serving Node)

Menyediakan akses ke Internet, Intranet dan WAP Server bagi Mobile Station yang menggunakan CDMA2000 RAN.
Bertindak sebagai suatu gerbang akses untuk layanan-layanan data paket Simple IP dan Mobile IP.
Bertindak sebagai AAA (Authentication, Authorization, Accounting) Client.

Firewall

Menyediakan fungsi keamanan (security) terhadap akses-akses ilegal dari luar jaringan.

AAA (Authentication, Authorization, Accounting)

Berkomunikasi dengan PDSN lewat IP dan melakukan fungsi-fungsi utama : Authentication, Authorization & Accounting.
Dapat bertindak sebagai suatu proxy client bagi server-server yang lain.

HA (Home Agent)

Bertanggung jawab untuk menerima semua pesan registrasi Mobile IP dari MS melalui PDSN.
Tracking lokasi pelanggan Mobile IP, ketika bergerak dari zona paket satu ke zona paket yang lain.

BSM (Base Station Manager)

Menyediakan fungsi Operasi & Pemeliharaan untuk GAN, BSC dan BTS.
Memonitor status GAN, BSC dan BTS serta mengirimkan perintah-perintah yang diperlukan.

NMS (Network Management System)

Sistem yang mengelola PDSN dan Home Agent.
Menggunakan software aplikasi Total Control Manager dan Media Gateway Manager.

STRUKTUR LINK CDMA 2000

1. Forward Channel

Masing-masing kanal kode tsb disebarkan secara ortogonal dengan Fungsi Walsh yang sesuai dan kemudian disebarkan secara kuadratur dengan sepasang Short PN Code pada fixed chip rate 1,2288 Mcps.

Gambar diatas menunjukkan penetapan Kode Walsh untuk Forward CDMA Channel yang dipancarkan oleh Base Station.

Pilot Channel

Dipancarkan secara terus menerus oleh Base Station.
Digunakan oleh Mobile Station untuk keperluan sinkronisasi sistem awal.
Memberikan referensi fasa bagi MS untuk keperluan deteksi koheren.
Digunakan untuk mengukur kuat sinyal dalam mendukung proses handoff.
Sinyal Pilot tidak lain adalah Short PN Code dengan Offset tertentu.
Daya pancar sinyal Pilot kira-kira 20% dari total daya pancar BTS.

SYNC Channel

Digunakan oleh MS untuk mendapatkan informasi timing dan informasi khusus sel.
Disebarkan dengan (W32) pada kecepatan chip 1,2288 Mcps dan dipancarkan oleh Base Station secara kontinyu.
Pesan-pesan yang dimuat di dalam Sync Channel adalah :

Pilot PN Offset
System Time
State of the Long PN Code
Common Air Interface Revision Level
System ID
Network ID
Paging Channel Data Rate (4,8 kbps atau 9,6 kbps)

Paging Channel

Digunakan oleh sistem CDMA untuk mengirimkan pesan-pesan overhead dan pesan-pesan yang ditujukan kepada MS.
Paging channel mengirimkan informasi pada kecepatan data 9600 atau 4800 bps dengan durasi frame 20 ms.
Kode Walsh 1 sampai 7 dapat digunakan untuk paging channel. Tetapi operator dapat menggunakan kurang dari 7 kanal paging.
Pesan-pesan yang dimuat dalam Paging channel antara lain :

System parameters Message (pilot PN sequence offset,BS identifier, no. of paging ch., etc.)
Neighbour List Message (neighbor pilot PN sequence offset)
Access Parameters Message (defines parameters needed by MS to transmit on an access ch.)
CDMA Channel List Message
Slotted Page (informs the mobile that it can receive a call)
Channel Assignment (informs the mobile of the new CDMA freq. that it should tune to)
Feature Notification (supply display information to be displayed by MS)

Forward Traffic Channel

Digunakan untuk pengiriman informasi user dan informasi signaling ke Mobile Station selama panggilan.
Base station mengirimkan informasi dalam Forward Traffic Channel pada bit rate yang bervariasi, yaitu : RS1 (9600, 4800, 2400, 1200) dan RS2 (14400, 7200, 3600, 1800).
Setiap kanal trafik dibedakan secara unik dengan kode Walsh.
Kode Walsh yang sudah dialokasikan untuk suatu MS dalam suatu sel omni (atau sektor), tidak dapat digunakan oleh MS lain di dalam sel/sektor tersebut selama berlangsungnya pembicaraan.
Forward Traffic channel dapat terdiri dari Fundamental Code Channel dan Supplementary Code Channel.

Alokasi power untuk kanal-kanal forward yang direkomendasikan :

Power Pilot Ch. = 15 – 20 % Power BTS

Power Sync Ch. = 1,5 – 2 % Power BTS

Power Paging Ch. = 7 % Power BTS

Power Traffic Ch. = 71 – 76,5 % Power BTS

2. Reverse Channel

Reverse CDMA Link adalah link antara Mobile Station dan Base Station

Contoh kanal-kanal reverse CDMA
yang diterima pada suatu base station

Access Channel

Access Channel adalah suatu reverse CDMA code channel yang digunakan oleh MS untuk memulai komunikasi dengan base station dan untuk merespon pesan kanal paging.
Satu atau lebih Access Channel dipasangkan dengan setiap kanal paging
Kecepatan data access channel adalah konstan pada 4800 bps dan mempunyai durasi frame 20 ms.

Access Channel Message

Registration
Order
Data Burst
Origination
Page Response
Authentication Challenge Response

Reverse Traffic Channel

Reverse Traffic Channel (RTC) digunakan untuk pengiriman informasi user dan signalling ke BS selama panggilan.
RTC dapat menggunakan kecepatan transmisi yang bervariasi, yaitu : 9,6/4,8/2,4 atau 1,2 kbps
Pada pembentukan RTC digunakan skema modulasi orthogonal yang diikuti oleh data burst randomizer. Data burst randomizer menentukan kapan pemancar MS harus “OFF” untuk mengurangi daya pancar rata-rata (memanfaatkan periode berkurangnya aktivitas pembicaraan).
Supplemental channel dapat digunakan sesuai kebutuhan untuk mendukung “high speed data” pada reverse link. Supplemental channel tersebut dikirimkan dengan offset unik dari Long PN Code.

Technical Overview of CDMA2000

CDMA2000 adalah suatu platform teknologi wireless yang merupakan bagian dari spesifikasi IMT-2000 dan merupakan perluasan dari platform teknologi CDMAOne yang menggunakan standar IS-95A/B dan J-STD-008.

Sistem cdma2000 dapat dioperasikan secara ekonomis dalam berbagai macam lingkungan, termasuk :

Outdoor megacells (cell > 35 km radius)
Outdoor macrocells (cell 1-35 km radius)
Indoor/outdoor microcells (up to 1 km radius)
Indoor/outdoor picocells (< 50 m radius)

Sistem cdma2000 mendukung :

Berbagai macam lingkungan operasi
Berbagai macam laju transmisi
Berbagai macam layanan yang lebih “advanced”
Kemampuan mengendalikan QoS Multimedia
Interoperability tanpa batas dan kemampuan handoff dengan sistem TIA/EIA-95-B eksisting.
Evolusi yang mulus dari sistem berbasis TIA/EIA-95-B eksisting.
Penggelaran yang sangat optimal dan efisien.

New Terminology in CDMA2000

Spreading Rate 1 (1X)
Spreading Rate 3 (3X)
Multi-carrier (MC)
Transmit Diversity
Radio Configurations (RC)

Radio Configuration

Rate Set
Spreading Rate
Channel Coding (Turbo atau Convolutional)
Channel Coding rate

CDMA2000 Radio Configurations :
RC1 - RC9 pada Forward Link
RC1 - RC6 pada Reverse Link

CDMA2000 Physical Layer

Spreading Rate 1 (1X) and Spreading Rate 3 (3X)
Logical Channels
Radio Configurations
Many new Physical Channels
Transmit Diversity Pilot Channels
Enhanced Access Channel procedures
Reverse Link Pilot Channel

Logical Channel, terdiri dari :

Dedicated Signalling Channel (dsch)
Common Signalling Channel (csch)

Dedicated Traffic Channel (dtch)- Carries Streaming Data PDUs, e.g., :

Common Traffic Channel (ctch) - Carries Short Data Burst (SDB) PDUs (e.g., Packet Data Dormant Mode SDBs)

Control Channels - Carry Control Information between Entities (f/r-dmch_control, r-cmch_control, f-cmch_control)

Forward Link Physical Layer Key Characteristics:

Forward Error Correction (FEC)

Convolutional code (K=9) digunakan untuk voice dan data
Turbo code digunakan untuk laju data tinggi pada SCH

QPSK data modulation.
Orthogonalisasi kanal dengan fungsi Walsh,

mendukung kanalisasi Forward Link dengan QOF
digunakan ketika jumlah kode Walsh tidak mencukupi

Synchronous forward link.
Forward link transmit diversity (optional).
Fast forward power control,

800 Hz update rate

Variable frame length,

5 ms, 20 ms, 40 ms dan 80 ms digunakan untuk info user dan signalling.

CDMA2000 Reverse Link Characteristics;
New Reverse Link features for cdma2000:
Reverse Link Pilot.
Multi Kanal yang dipancarkan secara simultan dari setiap mobile station.
- Kanalisasi dengan kode Walsh
Turbo code pada Supplemental Channel.
Power Control Subchannel untuk Forward Power Control.
Panjang frame yang bervariasi.
- 5 ms, 10 ms, 20 ms, 40 ms dan 80 ms
CDMA2000 Reverse Link Channel