Thursday, June 7, 2007

Konsep CDMA

Konsep CDMA

seperti artikel artikel sebelumnya mengenai GSM, WIMAX, Spread spektrum, kini akan mengulas mengenai konsep cdma, CDMA yang artinya Code Division Multiple Access mengalihkan perhatian pada awal abad 21. Dia akan mengganti teknologi analog contoh AMPS dan kompetitornya seperti GSM. Pada saat bersamaan B-CDMA yang merupakan model komunikasi baru yang efisien akan berkembang ke arah PCS dan menjadi pilihan umum untuk WLL di dunia. roadband CDMA sepenuhnya layak untuk diaplikasikan di WLL, PCS dan wireless berbasis satelit yang akan datang.

Pada versi yang akan datang dari CDMA akan menyediakan servis-servis dengan bandwidth data yang tinggi (termasuk ISDN, video dan multimedia) yang tidak dapat disediakan oleh teknologi narrowband.

Konsep Dasar Perencanaan
Filosofi umum dari desain jaringan telekomunikasi adalah mendapatkan performansi terbaik dengan biaya implementasi yang minimal. Performansi radio meliputi kualitas kanal kontrol / signalling dan juga kanal suara. Dalam kaitan ini, ukuran dari kualitas transmisi adalah S/(I + N) atau biasa disebut RF signal to impairement ratio. Seorang engineer harus menganalisa S/(I + N) untuk dua kondisi, yang pertama pada kondisi S/(I + N) yang terburuk , sedangkan yang kedua pada kondisi S/(I + N) rata-rata yang dicapai oleh jaringan yang didesain. Dalam hal ini, kondisi performansi rata-rata akan menunjukkan ukuran persepsi pelanggan mengenai kualitas yang akhirnya bermuara pada kepuasan pelanggan. Sedangkan analisa terburuk adalah untuk mencegah berbagai kondisi terburuk yang mungkin saja terjadi.
Memanglah sulit untuk mencapai performansi yang diharapkan pada lingkungan komunikasi mobile yang sangat kompleks. Oleh karena itu seorang engineer diharapkan memiliki berbagai pengetahuan untuk melakukan optimalisasi sistem yang nantinya akan melibatkan berbagai solusi kompromi dari berbagai kondisi trade off yang nantinya akan dihadapi.

Sistem CDMA2000 1x

Definisi Teknik Multiple Access
Code Division Multiple Access (CDMA) merupakan salah satu teknik multiple access yang banyak diaplikasikan untuk seluler maupun fixed wireless. Konsep dasar dari teknik multiple access yaitu memungkinkan suatu titik dapat diakses oleh beberapa titik yang saling berjauhan dengan tidak saling mengganggu. Teknik multiple access mempunyai arti bagaimana suatu spektrum radio dibagi menjadi kanal-kanal dan bagaimana kanal-kanal tersebut dialokasikan untuk pelanggan sebanyak-banyaknya dalam satu sistem.

CDMA merupakan teknologi multiple access yang membedakan satu pengguna dengan pengguna lainnya menggunakan kode-kode khusus dalam lebar pita frekuensi yang ditentukan. Sistem CDMA merupakan pengembangan dari dua sistem multiple access sebelumnya. CDMA memiliki konsep multiple access yang berbeda dengan Time Division Multiple Access (TDMA) dan Frequency Division Multiple Access (FDMA) karena sistem ini memanfaatkan kode-kode digital yang spesifik untuk membedakan satu pengguna dengan pengguna lainnya.
CDMA memiliki beberapa keunggulan dibandingkan teknik multiple access lainnya, yaitu :
1. Memiliki pengaruh interferensi yang kecil antara sinyal yang satu dengan yang lainnya.
2. Memiliki tingkat kerahasiaan yang tinggi dimana hal ini berkaitan dengan proses acak pada teknik ini.

Konsep Dasar Sistem Spektral Tersebar
Code Division Multiple Access adalah teknik akses jamak yang didasarkan pada sistem komunikasi spektral tersebar, dimana masing-masing pengguna diberikan suatu kode tertentu yang akan membedakan satu pengguna dengan pengguna lainnya. Mulanya sistem ini dikembangkan pada kalangan militer karena kehandalannya dalam melawan derau yang tinggi, sifat anti jamming, dan kerahasiaan data yang tinggi.

Definisi Sistem Spektral Tersebar
Secara definitif, sistem komunikasi spektral tersebar merupakan suatu teknik modulasi dimana pengirim sinyal menduduki lebar pita frekuensi yang jauh lebih besar dari pada spektrum minimal yang dibutuhkan untuk menyalurkan suatu informasi. Konsep ini didasarkan pada teori C.E Shannon untuk kapasitas saluran, yaitu :
C = W log2 (1 + S/N)
Dimana : C = kapasitas kanal transmisi (bps)
W = lebar pita frekuensi transmisi (Hz)
N = daya derau (Watt)
S = daya sinyal (Watt)

Dari teori diatas terlihat bahwa untuk menyalurkan informasi yang lebih besar pada saluran ber-noise dapat ditempuh dengan dua cara yaitu :
1. Dengan cara konvensional, dimana W kecil dan S/N besar.
2. Cara penyebaran spektrum, dimana W besar dan S/N kecil.
Pada sistem spektral tersebar sinyal informasi disebar pada pita frekuensi yang jauh lebih lebar dari pada lebar pita informasinya. Penyebaran ini dilakukan oleh suatu fungsi penebar yang bebas terhadap sinyal informasinya berupa sinyal acak semu (psedorandom) yang memiliki karakteristik spektral mirip derau (noise), disebut pseudorandom noise (PN code).

Ada beberapa teknik modulasi yang dapat digunakan untuk menghasilkan spektrum sinyal tersebar antara lain Direct Sequence Spread Spectrum (DS-SS) dimana sinyal pembawa informasi dikalikan secara langsung dengan sinyal penyebar yang berkecepatan tinggi, Frequency Hopping Spred Spectrum (FH-SS) dimana frekuensi pembawa sinyal informasi berubah-ubah sesuai dengan deretan kode yang diberikan dan akan konstan selama periode tertentu yang disebut T (periode chip). Time Hopping Spread Spectrum (TH-SS) dimana sinyal pembawa informasi tidak dikirimkan secara kontinu tetapi dikirimkan dalam bentuk short burst yang lamanya burst tergantung dari sinyal pengkodeannya, dan hybrid modulation yang merupakan gabungan dari dua atau lebih teknik modulasi di atas yang bertujuan untuk menggabungkan keunggulan masing-masing teknik. Teknik modulasi yang paling banyak dipakai saat ini, termasuk pada sistem CDMA2000 1x, adalah Direct Sequence Spread Spectrrum (DS-SS) karena realisasinya lebih sederhana dibandingkan teknik modulasi lainnya.

Pada DS-SS, sinyal pembawa didemodulasi secara langsung oleh data terkode yang merupakan deretan data yang telah dikodekan dengan deretan kode berkecepatan tinggi yang dibangkitkan oleh suatu Pseudo Random Generator (PRG) dan memiliki karakteristik random semu karena dapat diprediksi dan bersifat periodik. Sinyal yang telah tersebar ini kemudian dimodulasi dengan menggunakan teknik modulasi BPSK, QPSK, atau MSK. Pada sistem CDMA2000 1x digunakan teknik modulasi QPSK.

Teknologi Broadband CDMA (B-CDMA)
Teknologi B-CDMA dikembangkan dari teknik CDMA. B-CDMA merupakan teknologi alternatif Wireless Acces pada era Digital Broadband dengan penjelasan sebagai berikut:
• Merupakan teknologi digital spread spektrum lanjutan untuk kepentingan komersial, yang memberikan berbagai kelebihan dibanding copper, cable, microwave dan bahkan sistem komunikasi radio lainnya, seperti :
 kualitas suara yang tinggi (32 kb/s)
 karakteristik fade sangat baik
 performansi indoor sangat baik
 dinamik data rate (on demand) : 32 kb/s ~ 144 kb/s
• Pemilihan frekuensi secara fleksibel (300 ~ 2500 MHz)

CDMA pada dasarnya dikembangkan oleh militer di Amerika dan kemudian dikomersialkan oleh perusahaan di Amerika oleh Qualcomm dan dikembangkan dengan standar IS-95. Tipikal frekuensi operasi untuk IS-95 adalah 800 MHz. Versi Broadband yang baru B-CDMA, akan diterapkan untuk tiga band frekuensi :
• DCS 1800 (1,71 sampai 1,785 Ghz, dan dari 1,805 sampai 1,880 GHz)
• US-PCS (1,85 sampai 1,9 GHz dan 1,93 sampai 1,99 GHz)
• CEPT (2 sampai 2,7 GHz)

Perbedaan penting yang lain dengan narrowband CDMA didesain untuk bandwidth 1,25 MHz untuk setiap direction. Untuk B-CDMA pada umumnya menggunakan bandwidth 7 MHz, 10,5 MHz, 14 MHz dan 15 MHz.

Dengan bandwidth yang lebih lebar akan menyediakan level of fade resistance yang lebih besar, yang akan menghasilkkan performansi yang lebih besar untuk output power yang sama, atau mengurangi syarat power untuk menyediakan range coverage yang sama. Selanjutnya, pertambahan bandwidth sangat identik dengan penambahan kapasitas untuk mendukung layanan-layanan dengan bandwidth yang lebih tinggi dan menambah fleksibilitas untuk service gabungan. Dalam arti bahwa satu sistem broadband dapat melayani berbagai macam service secara simultan.

Aplikasi Broadband CDMA

Broadband CDMA sedang dikembangkan untuk empat aplikasi utama ; rural wireless local loop, urban wireless local loop, personal communications system (PCS), Global Mobile Personal Communcations by Satellite (GMPCS) dan IMT-2000, s

Pasar WLL
Beberapa pengamat percaya bahwa market internasional untuk WLL , secara khusus dari Asia, selama beberapa waktu akan lebih besar daripada untuk cellular atau PCS. Beberapa negara Asia, seperti India mempunyai kurang dari 1 (satu) telepon per 100 (seratus) penduduk dan rata-rata di dunia mencapai 11 atau 12 telepon per 100 penduduk. Perkiraaan untuk waktu dekat bahwa di dunia akan membutuhkan sekitar 1 miliiar telepon dimana setengahnya akan disuplai dari mobile telepon dengan tipe solusi WLL.

Rural WLL
Teknologi broadband CDMA secara khusus pantas untuk area yang sangat sulit atau untuk daerah yang mahal jika diterapkan jaringan kabel. Aplikasi WLL adalah sangat penting untuk negara-negara Asia karena mempunyai penetrasi yang rendah sehingga dapat sebagai pemasangan subscriber yang extra. Sekarang teknologi WLL, khususnya B-CDMA lebih murah diinstal daripada kabel tembaga. Wireless sedang menjadi pilihan teknologi yang ditetapkan pada service fixed telepon yang dikembangkan di dalam area regional Asia dan tempat lainnyya.
Menurut InterDigital, WLL dapat diinstal pada harga di bawah US$ 1.000 per line, dan akan semakiin menurun pada masa yang akan datang.

Urban WLL
Pada daerah urban dan suburban, WLL Broadband CDMA akan menghapuskan atau mengurangi dari pemasangan kabel yang baru.
Broadband CDMA menyediakan generasi yang akan datang untuk teknologi wireless telekomunikasi, dari basik voice melalui 2 Mbps data untuk service mobile dan fix pada residensial, dan lingkungan urban. Sistem juga mampu menyediakan layanan sekualitas wireline seperti voice, fax, ISDN (2B + D) dan service leased line. Broadband CDMA juga mensupport service untuk telepon coin dan telepon smart card.


===================================================================================
o FSU :
FSU (Fixed Subscriber Unit) diletakkan di sisi pelenggan, menyediakan line interface untuk menghubungkan telepon analog dan ISDN. Di samping itu juga mendukung untuk aplikasi POTS dan service yang akan datang, leased line, ISDN dan software download baik outdoor maupun indoor.
o RCS :
RCS (Radio carrier Station) merupakan terminasi air interface pada access radio dan merupakan interface dengan RDU (Radio Distribution Unit) melalui link terestrial.
o RDU
RDU (Radio Distribution Unit) menghubungkan ke lokal exchange melalui interface V5.1. Satu RDU dapat dipakai sampai 4 RCS.
====================================================================================



PCS
PCS akan menyediakan penambahan level mobility dengan service wideband. Teknologi Broadband CDMA mendukung option dengan range yang lebar dari harga yang paling murah per line dan kapasitas yang paling tinggi untuk service yang akan datang.
Broadband CDMA akan menyediakan portabel handset, mirip dengan selular tetapi availabel untuk data rate yang lebih tinggi.
Handset dengan mobilittas yang terbatas biasanya direncanakan sebagai extension untuk sistem WLL broadband CDMA.

GMPCS
Global Mobile Personal Communications by Satelite akan menghubungkan pelanggan-pelanggan anytime, anywhere di bumi lewat hubungan secara langsung lewat Low Earth Orbit (LEO) atau Intermediate Circular Orbit (ICO), tergantung dari sistem yang digunakan. Terminal dual mode dari sistem GSM dan CDMA akan dapat digunakan pada tahun 2000, dimana service-service komersial akan dimulai.

IMT 2000
IMT 2000 dikenal juga dengan istilah FPLMTS (Future Public Land Mobile Telecommunication System). Untuk aplikasi generasi ke 3 ini masih diajukan proposal kepada badan standarisasi : TIA, ETSI dan ARIB (badan standarisasi di Amerika, Eropa dan Jepang) sebagai syarat pada implentasi IMT 2000

Keuntungan CDMA
Sebelum dibahas keuntungan dari penggunaan broadband CDMA maka akan dibahas terlebih dahulu kelebihan metode akses CDMA dengan metode akses lainnya (TDMA dan FDMA). Keunggulan CDMA jika diaplikasikan pada sistem selular adalah :
1. Co-exixt dengan selular CDMA
Dua sistem seluler FDMA dan CDMA dapat beroperasi secara bersama-sama. Perancang selular CDMA dapat memberikan solusi dengan memperkenalkan unit bergerak dual mode FDMA/CDMA pada pelanggan.
2. Tidak membutuhkan equalizer
Bila lajju trannsmisi lebih besar daripada 10 kbps dalam FDMA dan TDMA, sebuah equaliser dibutuhkan untuk mengurangi intersimbol iinterference yang dibutuhkan leh timme delay spread. Dalam CDMA hanya dibutuhkan korelator sebagai penggganti equalizer pada penerima untuk despreading sinyal spread spectrum.
3. Satu radio per site
Hanya satu radio yang dibutuhkan pada tiap sel atau pada tiap sektor.
4. Tidak membutuhkan guard time dan guard band
Guard time dibutuhkan dalam CDMA antara time slot sedangka guard band dibutuhkan pada FDMA untuk menjaga interferensi antar kanal.
5. Tidak membutuhkan alokasi dan pengelolaan frekuensi
Pada TDMA dan FDMA, pengelolaan frekuensi merupakan tugas kritis untuk diselesaikan. Karena hanya terdapat satu kanal radio bersama pada CDMA, tidak ada pengelolaan frekuensi yang dibutuhkkan.
6. Soft capasity
Kapasiats sistem CDMA ditentukan oleh interferensi diri. Dalam usaha untuk mempunyai banyak user berkomunikasi secara suimultan, interferensi cochannel memberikan batasan jumlah user yang aktif secara simultan.
7. Soft handoff
Soft handoff dapat dilakukan dalam CDMA karena setiap sel menggunakan frekuensi yang sama.
8. Proteksi dari penyadapan dan jamming.
Anti sadap dan jamming secara inheren terdapat dalam sistem komunikasi spread spektrum.

Keuntungan utama dari solusi Broadband CDMA adalah flexibilitas. Sistem CDMA menyediakan untuk aplikasi komunikasi pada skala besar dan kecil dengan cost efektif yang diperhitungkan. Untuk bisnis selanjutnya dapat menyediakan service voice dan ISDN data, seperti fax, email dan high speed internet access. Ketika sistem Broadband CDMA dapat ditambah dengan mudah dan cepat ke jaringan existing tanpa delay dan gangguan daripada instalasi kabel telepon. Koneksi ke jaringan LAN untuk email dan sharing resources sperti printer dan mesin fax dapat dikonfigurasi dengan mudah.
Sistem Broadband CDMA dapat memungkinkan operator untuk menawarkan service yang baru seperti ISDN (144 kbps), leased line dan bandwidth on demand (2 Mbps).

Broadband sangat mengurangi efek yang menyebabkan multipath fading, terutama pada kondisi yang sebenarnya, menyebarkan range dari 7 sampai 30 MHz. Dengan bertambahnya bandwidth dapat mengurangi face margin yang diharuskan sampai 3 dB jika diterapkan pada sistem narrowband. Cell station yang baru dan reuse frekuensi pada sistem CDMA dapat ditambahkan tanpa harus memodifikasi parameter-parameter cell yang lain. Dengan penyediaan bandwidth yang lebih besar oleh Broadband CDMA akan mengijinkan lebih dari pemakai per channel, tetapi lebih sedikit cell per geographic area. Dengan demikian akan lebih simpel prosedur manajemen network.

Cell-cell pada Broadband CDMA dapat dengan mudah diaplikasikan di daerah urban, suburban atau rural dimana kepadatan pelanggan berbeda. Broadband CDMA menggunakan teknik pengkodean suara seperti pada jaringan publik (32 ADPCM dan 64 PCM)

Kemungkinan B-CDMA di Indonesia
Jika dipakai sebagai sistem selular maka B-CDMA sudah memasuki generasi ke tiga pada aplikasi IMT 2000 (International mobile telecommunications system). Teknologi ini akan memasuki pasar pada tahun 2000.

Sistem ini berbeda dengan sistem CDMA pita sempit (narrow band) dan sedang dikembangkam di Indonesia oleh PT Komselindo yang kini sebagai operator AMPS (Advance Mobile Phone System). Ia juga berbeda dengan D-AMPS (Digital-AMPS) yang distandarkan pada IS-136. Tetapi DAMPS atau GSM akan dengan mudah migrasi ke B-CDMA.
CDMA pita lebar sedang dicoba pada frekuensi 2 GHz, ia bisa menyediakan layanan internet yang di PT TELKOM disebut dengan PASOPATI dan multimedia .

Percobaan-percobaan yang sudah dilakukan, antara lain oleh NTT DoCoMo dari Jepang yang akan segera menerapkan teknologi W-CDMA (Wideband code division multiple access) pada tahun 2000 di gelombang 5 MHz. W-CDMA merupakan sebutan untuk B-CDMA di Jepang.
Yang menjadi pesaing utama dari B-CDMA adalah teknologi TD-CDMA (Time Diivision-Code Division Multiple Access. Jika TDMA membagi-bagi frekuensi secara vertikal, sementara CDMA membaginya secara horisontal, maka TD-CDMA lebih hemat lagi sebab dapat memotong-motong frekuensi lebih kecil lagi.

Pada pertemuan penyelenggara seluler dan administrator se-Asia Pasifik di forum Asia Pasific Interest Group (APIG), GSM MoU ketujuh belum sepakat terhadap pilihan Wide Band atau Broadband CDMA yang akan menjadi trend teknologi seluler GSM generasi ke tiga pada abad 21 mendatang. Kendati begitu Indonesia merekomendasi WB-CDMA sebagai pilihan ketimbang TD-CDMA yang dianggap futuristic. Apalagi Jepang melalui NTT DoCoMo turut terlibat bersama Ericsson dan Nokia dalam pengembangan sistem WB-CDMA.

Generasi ketiga berupa CDMA pita lebar bukan merupakan generasi seluler yang terakhir. Generasi berikut akan muncul pada dasawarsa pertama abad 21, yang akan lebih canggih dalam menyediakan layanan, dibanding generasi sebelumnya. Yang jelas siklus tiap generasi semakin pendek yang selain menguntungkan pengguna seluler sekaligus juga merugikannya. Keuntungannya, pelanggan bisa mendapatkan apa saja layanan yang diinginkannya, tetapi ruginya barang yang digunakan akan berusia pendek. Kerugiannya lagi jika frekuensi dan operator yang ditunjuk berbeda dengan yang sebelumnya

No comments: