2.1 Latar Belakang Long Term Evolution (LTE)

3GPP (3rd Generation Partnership Project) mempunyai suatu latar belakang selama

10 tahun untuk pengembangan WCDMA karena 3GPP berawal dari tahun 1998. 3GPP

release ditunjukkan pada gambar 2.1 dimulai dari WCDMA release, release 99 dan diikuti

release berikutnya.

Gambar 2.1. schedule 3GPP release estimasi release 9

Pada gambar di atas release tersebut ditunjukkan dengan tanggal saat release

ditetapkan. Pertama adalah WCDMA release, release 99, ditetapkan pada bulan Desember

1999 dan termasuk fitur dasar WCDMA secara teori data rate-nya mencapai 2 Mbps,

berdasarkan multiple access yang berbeda untuk mode Frequency Division Duplex (FDD)

dan Time Division Duplex (TDD). Setelah itu, 3GPP meninggalkan prinsip release

menggunakan tahun dan penamaan release diubah dari release 4 diselesaikan pada bulan

Maret 2001. Release 4 tidak mempunyai banyak fitur WCDMA yang utama, tetapi

berisikan chip rate baru yang rendah versi TDD (TD-SCDMA) untuk mode TDD dari

UTRA. Release 5 yang diikuti dengan High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) pada

bulan Maret 2002 dan Release 6 dengan High Speed Uplink Packet Access (HSUPA) pada

bulan Desember 2004 untuk WCDMA. Release 7 diselesaikan pada bulan Juni 2007

dengan pengenalan tentang beberapa peningkatan HSDPA dan HSUPA. Sekarang 3GPP

menetapkan release 8, yang membawa lebih lanjut pada perbaikan HSDPA/HSUPA

(sering disebut sebagai HSPA evolution) yang berisikan LTE release. Konten fitur untuk

release 8 diselesaikan pada bulan Desember 2008.

Release 3GPP yang sebelumnya sangat berhubungan dengan LTE di release 8.

Beberapa fitur diadopsi dari HSDPA dan HSUPA digunakan pada LTE, misalnya base

station berdasarkan scheduling dengan physical layer feedback, retransmisi physical layer

dan link adaptation. Spesifikasi LTE juga menggunakan desain WCDMA sehingga

memudahkan untuk mendesain kembali seperti yang dikembangkan pada WCDMA. Pada

awal LTE release, release 8, mendukung data rate sampai dengan 300 Mbps di bagian

downlink dan 75 Mbps di bagian uplink dengan latency yang rendah dan arsitektur flat

radio. Release 8 juga mendukung inter-working dengan GSM, WCDMA dan CDMA 2000.

2.2. Arsitektur Jaringan LTE

Gambar 2.2 mendeskripsikan arsitektur jaringan LTE, dimana terdapat empat level

utama yaitu : User Equipment (UE), Evolved UTRAN (E-UTRAN), Evolved Packet Core

Network (EPC), dan Service domain. Level arsitektur yang penting adalah fungsinya

ekivalen untuk system 3GPP yang sudah ada.

Gambar 2.2. Arsitektur Jaringan LTE

Pengembangan arsitektur yang baru ini dibatasi antara Radio Acces dan Core

Network, yaitu E-UTRAN dan EPC. UE dan Service domain merupakan arsitektur

pelengkap, tetapi evolusi fungsinya juga dilanjutkan pada area tersebut.

UE, E-UTRAN dan EPC koneksi layernya menggunakan Internet Protokol (IP).

Bagian dari sistem ini disebut juga Evolved Packet System (EPS). Fungsi utama layer ini

adalah menyediakan koneksi berbasis IP dan bertujuan pada pengoptimalan yang tinggi.

Semua layanan akan ditawarkan berdasarkan IP, node circuit switch dan interface yang

terdapat pada arsitektur 3GPP tidak terdapat pada E-UTRAN dan EPC. Teknologi IP yang

paling dominan adalah transport, dimana segala sesuatu didesain oleh operator

berdasarkan IP transport.

IP Multimedia Sub-System (IMS) merupakan contoh yang bagus dari kelengkapan

layanan yang dapat digunakan pada layer service koneksi untuk menyediakan layanan yang

berbasis IP untuk melakukan koneksi dengan layer yang ada dibawahnya. Contohnya,

untuk mendukung layanan suara, IMS meneyediakan Voice over IP (VoIP) dan

interkoneksi pada jaringan circuit switch PSTN dan ISDN yang dikontrol melalui Media

Gateway.

Pengembangan E-UTRAN dikonsentrasikan hanya pada sebuah node, evolved

Node B (eNodeB). Semua fungsi radio terdapat pada eNodeB, contohnya eNodeB adalah

titik terakhir yang menghubungkan semua protocol radio. Sebagai sebuah jaringan,

E-UTRAN merupakan konfigurasi Mesh yang sederhana, dimana antar eNodeB

dihubungkan oleh interface X2.

Salah satu arsitektur utama yang berubah pada area core network adalah EPC tidak

terdapat circuit switch, dan tidak ada hubungan langsung pada jaringan circuit switch

tradisional seperti ISDN atau PSTN yang diperlukan pada layer ini. Fungsi EPC ekivalen

dengan domain packet switch seperti yang terdapat pada jaringan 3GPP yang sudah ada.

Meskipun ada perubahan yang signifikan pada susunan fungsi dan node, pada bagian ini

dianggap pelengkap arsitektur yang baru.

Arsitektur jaringan LTE dan fungsinya terdapat pada 3GPP TS 23.401, dokumen

ini menunjukkan operasi interface S5/S8 menggunakan protokol GTP. Ada juga interface

S5/S8 menggunakan protokol PMIP, fungsi pada interface ini agak sedikit berbeda. Gxc

interface juga diperlukan antar Policy and Charging Resource Function (PCRF) dan

S-GW.

2.2.1. User Equipment (UE)

UE adalah device yang terdapat pada end user digunakan untuk berkomunikasi.

Khususnya sebuah device yang dapat digenggam seperti smart phone atau sebuah kartu

data seperti yang digunakan pada 2G dan 3G, atau yang dapat disimpan seperti laptop. UE

juga terdiri dari Universal Subscriber Identity Module (USIM) yang memisahkan module

dari UE saat off. USIM merupakan tempat aplikasi smart card yang dapat dibuka disebut

Universal Integrated Circuit Card (UICC). USIM digunakan sebagai identifikasi dan

authentikasi end user dan sebagai kunci keamanan yang dapat bergerak untuk melindungi

interface transmisi radio.

UE berfungsi sebagai platform aplikasi komunikasi, dimana sinyal dan jaringan

dapat disetting, maintenanance, dan remove link komunikasi yang diperlukan oleh end

user. Ini termasuk fungsi mobility management seperti handover dan laporan lokasi

terminal, dan performansi UE diinstruksi oleh jaringan. UE menyediakan user interface

pada aplikasi end user seperti voice client yang dapat digunakan untuk mengatur voice call.

2.2.2. Evolved Node B (eNodeB)

Node yang hanya terdapat pada E-UTRAN adalah Evolved Node B (eNodeB).

Sederhananya eNodeB merupakan radio base station yang mengontrol semua fungsi yang

berhubungan dengan radio di bagian sistem yang tetap. Base station seperti eNodeB

khususnya didistribusikan melalui area coverage jaringan, tiap eNodeB letaknya

berdekatan pada antenna radio yang sebenarnya.

Fungsi eNodeB sebagai layer 2 adalah jembatan antara UE dan EPC, point

terminasi semua protocol radio yang mengarah pada UE, dan mengirimkan data antara

koneksi radio dan koneksi yang berbasis IP yang mengarah pada EPC. Performansi

eNodeB ciphering/deciphering dari data user plane, dan juga kompresi/dekompresi IP

header, yang melakukan pengiriman ulang atau data sekuensial pada IP header.

eNodeB juga bertanggung jawab pada fungsi control plane. eNodeB bertanggung

jawab pada Radio Resource Management (RRM), seperti mengontrol pemakaian interface

radio, contohnya pengalokasian sumber berdasarkan request, prioritas, dan penjadwalan

trafik menurut kebutuhan Quality of Service (QoS), dan memonitor secara konstan pada

kondisi pemakaian sumber.

Tambahan lagi, eNodeB mempunyai peranan penting pada Mobility Management

(MM). eNodeB mengontrol dan menganalisis pengukuran level sinyal radio yang terdapat

pada UE, membuat pengukuran yang sama, dan membuat keputusan pada saat UE

handover antar sel. Ini termasuk pusat signalling handover antara eNodeB lain dan MME.

Ketike UE baru melakukan aktivitas dibawah eNodeB, dan request koneksi ke jaringan,

eNodeB juga bertanggung jawab merutekan request ini pada MME yang sebelumnya

melayani UE tersebut, atau memilih MME yang baru, jika rute MME sebelumnya tidak

menyediakan atau tidak ada informasi rute.

Gambar 2.3 menunjukkan koneksi eNodeB tersebut mengelilingi node logic, dan

mencakup fungsi utama pada interface ini. Pada semua koneksi eNodeB mungkin saja satu

ke banyak atau hubungan banyak ke banyak. eNodeB melayani multiple UE dalam meng-

cover sebuah area ,tetapi tiap UE dikoneksikan pada satu eNodeB dalam suatu waktu.

eNodeB akan diperlukan untuk meng-koneksikan eNodeB lain pada saat terjadi handover.

Gambar 2.3. Fungsi utama eNodeB dan koneksinya dengan node logic yang lain

Diantara MME dan S-GW dikelompokkan, yang mana artinya mengatur node

tersebut yang diberikan untuk melayani eNodeB secara khusus. Ditinjau dari single

eNodeB artinya bahwa membutuhkan koneksi ke banyak MME dan S-GW. Meskipun tiap

UE akan dillayani oleh satu MME dan S-GW dalam suatu waktu, dan eNodeB mengawasi

asosiasi tersebut. Asosiasi ini tidak akan pernah berubah dari sebuah single eNodeB,

karena asosiasi dengan MME atau S-GW hanya akan berubah jika terjadi inter-handover

eNodeB.

2.2.3. Mobility Management Entity (MME)

Mobility Management Entity (MME) merupakan elemen control utama yang

terdapat pada EPC. Biasanya pelayanan MME pada lokasi keamanan operator.

Pengoperasiannya hanya pada control plane dan tidak meliputi data user plane.

Interface tambahan pada terminasi arsitektur MME ditunjukkan oleh gambar 2.2,

MME juga mempunyai koneksi control plane secara langsung pada UE, dan koneksi ini

digunakan primary control channel antara UE dan jaringan. Fungsi utama MME pada

arsitektur jaringan LTE adalah sebagai berikut :

Authentication dan security; ketika UE pertama kali melakukan registrasi ke

jaringan, MME memulai authentikasi, diikuti performansinya; pada saat

menemukan permanen UE berdasarkan identitas dari jaringan sebelumnya atau UE

tersebut; permintaan dari Home Subscription service (HSS) pada home network UE

mengarah pada authentikasi yang terdiri atas penolakan authentikasi-respon

parameter yang berpasangan; pengiriman penolakan ke UE; dan membandingkan

respon penerima dari UE ke salah satu penerima di home network. Fungsi ini

diperlukan untuk menjamin permintaan UE. MME boleh melakukan authentikasi

ulang ketika diperlukan atau secara periodik. MME dapat menghitung UE ciphering

dan integrity protection key dari master key penerima yang mengarah pada

authentikasi dari home network, dan MME mengontrol pengaturan E-UTRAN

untuk memisahkan control plane dan user plane. Fungsi ini digunakan untuk

melindungi komunikasi dari penyadapan dan dari perubahan oleh orang yang tidak

berhak. Untuk melindungi rahasia UE, MME juga mengalokasikan tiap UE pada

sebuah identitas yang sementara disebut Globally Unique Temporary Identity

(GUTI), sehingga perlu untuk mengirimkan identitas permanen UE – International

Mobile Subscriber Identity (IMSI) – dengan meminimasi radio interface. GUTI

boleh dialokasikan kembali, misalnya secara periodik untuk mencegah UE yang

tidak berhak melihatnya.

Mobility Management; MME menjaga jalur lokasi semua UE yang berada pada

service area. Ketika UE pertama kali melakukan registrasi ke jaringan, MME akan

membuat sebuah entry untuk UE, dan mengalokasikan sinyal ke HSS pada UE

home network. MME request supaya mencocokkan sumber dan di set up pada

eNodeB, seperti pada S-GW yang menyeleksi UE. MME akan menjaga jalur lokasi

UE sampai level eNodeB, jika UE tetap terhubung, misalnya komunikasi sedang

aktif atau pada level tracking area, yang mana sekelompok eNodeB mendapati

kasus UE sedang dalam kondisi idle, dan pemeliharaan pada jalur komunikasi data

tidak diperlukan. MME mengontrol pengaturan dan pembubaran berdasarkan

sumber perubahan aktivitas UE. MME juga berpartisipasi dalm pengontrolan sinyal

handover kondisi aktif antara UE dan eNodeB, S-GW atau MME. MME

membutuhkan perubahan setiap eNodeB, karena ada pemisahan Radio Network

Controller untuk menyembunyikan kejadian ini. Saat UE dalam kondisi idle

lokasinya akan dilaporkan secara periodik, atau ketika bergerak ke jalur area lain.

Jika data diterima dari jaringan eksternal saat UE sedang idle, maka MME akan

memberitahu dan mengirimkan permintaan ke eNodeB pada jalur area yang akan

diduduki oleh UE.

Managing Subscription Profile dan Service connectivity; saat UE melakukan

registrasi ke jaringan, MME akan bertanggung jawab untuk mendapatkan kembali

profil pelanggan dari home network, MME akan mengirimkan informasi ini selama

melayani UE. Profil ini ditentukan apakah koneksi Packet Data Network ke UE

seharusnya dialokasikan pada jaringan pelengkap. MME akan secara otomatis

melakukan set up secara default, yang memberikan koneksi UE berbasis IP. Ini

termasuk proses signalling control plane dengan eNodeB dan S-GW. MME

memerlukan pengaturan secara dedicate untuk layanan yang menguntungkan dari

treatment yang tinggi. MME melakukan permintaan untuk melakukan pengaturan

secara dedicate dari S-GW jika permintaan yang sebenarnya dari operator service

domain, atau langsung dari UE, jika UE memerlukan koneksi untuk layanan yang

tidak diketahui oleh operator service domain, dan tidak ada inisiasi dari sana.

Gambar 2.4. Fungsi utama MME dan koneksinya dengan node logic yang lain

Gambar 2.4 menunjukkan koneksi MME yang mengelilingi node logic, dan

merangkum fungsi utama interface tersebut. Pada prinsipnya MME dikoneksikan ke MME

yang lain dalam system tersebut, tetapi koneksinya dibatasi hanya ke satu operator jaringan

saja. Remote koneksi antara MME digunakan ketika UE bergerak sangat jauh sementara

register daya menurun pada MME yang baru, kemudian mendapatkan kembali identitas

permanen UE, International Mobile Subscriber Identity (IMSI), dari kunjungan MME

sebelumnya. Koneksi inter-MME dengan MME tetangganya digunakan ketika terjadi

handover.

Koneksi pada sejumlah HSS juga memerlukan dukungan. HSS dialokasikan pada

setiap user home network, dan menemukan rute berdasarkan IMSI. Tiap MME akan

dikonfigurasikan untuk mengontrol S-GW dan eNodeB. Antara eNodeB dan S-GW juga

akan dikoneksikan ke MME yang lain. MME melayani sejumlah UE dalam waktu yang

sama, sementara tiap UE akan dikoneksikan pada satu MME pada suatu waktu.

2.2.4. Serving Gateway (S-GW)

Pada arsitektur jaringan LTE, level fungsi tertinggi S-GW adalah jembatan antara

manajemen dan switching user plane. S-GW merupakan bagian dari infrastruktur jaringan

sebagai pusat operasional dan maintenance.

Ketika interface S5/S8 berbasis GTP, S-GW akan menjembatani ke semua interface

pada user plane. Pemetaan antara IP service flow dan GTP tunnel dilakukan di P-GW, dan

S-GW tidak memerlukan koneksi ke PCRF. Semua kontrol dihubungkan ke GTP tunnel,

dan yang datang dari MME atau P-GW. Ketika interface S5/S8 menggunakan PMIP,

performansi S-GW akan diperlihatkan antara IP service flow pada S5/S8 dan GTP tunnel

pada interface S1-U, dan akan dikoneksikan ke PCRF untuk menerima pemetaan

informasi.

Peranan S-GW sangat sedikit pada fungsi pengontrolan. Hanya bertanggung jawab

pada sumbernya sendiri, dan mengalokasikannya berdasarkan permintaan MME, P-GW

atau PCRF, yang memerlukan set up, modifikasi atau penjelasan pada UE. Jika permintaan

diterima oleh P-GW atau PCRF, S-GW juga akan memberitahukan MME sehingga dapat

mengontrol hubungan dengan eNodeB. Ketika MME menginisiasikan permintan, S-GW

akan memberikan sinyal pada P-GW atau PCRF, tergantung apakah S5/S8 berbasis GTP

atau PMIP. Jika interface S5/S8 berbasis PMIP, maka data pada interface tersebut akan

menjadi IP flow di satu GRE tunnel untuk tiap UE, sedangkan jika menggunakan S5/S8

berbasis GTP tiap interface harus mempunya GTP tunnel tersendiri. Meskipun S-GW

mendukung S5/S8 PMIP bertanggung jawab dalam proses pengumpulan, misalnya

pemetaan IP flow pada interface S5/S8 untuk dibawa ke interface S1. Fungsi pada S-GW

ini disebut Bearer Binding dan Event Reporting Function (BBERF). Terlepas dari mulai

signalling yang dihasilkan BBERF selalu menerima informasi bearer binding dari PCRF.

Selama terjadi perpindahan antara eNodeB, S-GW berlabuh pada perpindahan

local. MME memerintahkan S-GW untuk membangun hubungan dari satu eNodeB ke

eNodeB yang lainnya. MME juga mengirimkan permintaan ke S-GW untuk menyediakan

tunneling resources untuk data forwarding, ketika dibutuhkan forward data dari sumber

eNodeB ke eNodeB tujuan selama UE melakukan handover. Skenario mobilitas juga

termasuk perubahan dari S-GW ke yang lain, dan MME mengontrol perubahan ini dengan

menghapus tunnel pada S-GW yang lama dan mengaturnya pada S-GW yang baru.

Pada semua aliran data yang masuk ke UE pada mode koneksi, S-GW

menyampaikan data antara eNodeB dan P-GW. Meskipun, ketika UE pada kondisi idle,

sumber di eNodeB akan dibebaskan, dan data di jalur terminasi pada S-GW. Jika S-GW

menerima packet data dari P-GW seperti tunnel, packet tersebut akan diletakkan di buffer,

dan MME mengirimkan permintaan untuk menginisiasi paging UE. Paging tersebut

menyebabkan UE terhubung kembali, dan ketika tunnel dikoneksikan lagi, packet yang

berada di di buffer akan segera dikirim. S-GW akan memonitor data yang terdapat pada

tunnel, dan mungkin juga diperlukan pengumpulan data untuk accounting dan user

charging. S-GW juga berfungsi untuk Lawful Interception, yang artinya kemampuan untuk

memonitor user dalam pengiriman data supaya dilakukan pemeriksaan lebih lanjut.

Gambar 2.5. Fungsi utama S-GW dan koneksinya dengan node logic yang lain

Gambar 2.5 menunjukkan bagaimana S-GW dihubungkan dengan node logic yang

lain, dan fungsi utamanya pada interface tersebut. Semua interface mempunyai konfigurasi

satu ke banyak dilihat dari point S-GW. Satu buah S-GW hanya melayani area geografis

yang khusus dengan dibatasi pengaturannya oleh eNodeB, dan dibatasi pengaturannya oleh

MME yang mengontrol are tersebut. S-GW seharusnya mampu menghubungkan ke banyak

P-GW dalam suatu jaringan, karena P-GW tidak berubah selama mobilitas, sementara

S-GW lokasinya berubah, ketika UE bergerak. Untuk membangun koneksi ke sebuah UE,

S-GW akan selalu memberikan sinyal hanya dengan sebuah MME, dan point user plane ke

sebuah eNodeB suatu waktu. Jika sebuah UE diijinkan melakukan koneksi ke banyak PDN

melalui P-GW yang berbeda, kemudian S-GW melakukan koneksi secara terpisah. Jika

interface S5/S8 berbasis PMIP, S-GW akan terhubung ke sebuah PCRF untuk memisahkan

tiap UE menggunakan P-GW.

Gambar 2.5 juga menunjukkan bahwa kasus indirect data forwarding dimana data

user plane di-forward diantara eNodeB melalui S-GW. Tidak ada spesifikasi untuk nama

interface yang diasosiasikan untuk interface antara S-GW, karena formatnya pasti sama

dengan interface S1-U, dan S-GW menganggap bahwa mereka berkomunikasi langsung

dengan eNodeB. Kasus ini terjadi jika indirect data forwarding mengambil tempat hanya

melalui satu buah S-GW, misalnya antar eNodeB dapat dikoneksikan ke S-GW yang sama.

2.2.5. Packet Data Network Gateway (P-GW)

Packet Data Network Gateway (P-GW, juga sering dikenal sebagai PDN-GW)

adalah edge router antara EPS dan external packet data network. Ia memiliki level

tertinggi pada system, dan biasanya bertindak sebagai pelengkap IP point pada UE.

Performansinya memperoleh trafik dan fungsi filtering dibutuhkan untuk menanyakan

layanan. Sama seperti S-GW di tempatkan di operator premise pada sebuah lokasi yang

terpusat.

Secara khusus P-GW mengalokasikan IP address ke UE, dan UE dapat melakukan

komunikasi dengan IP host lain pada external network, seperti internet. Ia juga mempunyai

external PDN yang mana UE dihubungkan menggunakan alokasi address UE tersebut, dan

semua trafik P-GW tunnel ke jaringan. IP address selalu dialokasikan pada saat UE request

ke PDN, yang terjadi ketika UE terhubung ke jaringan, dan secara berurutan ketika

dibutuhkan koneksi PDN baru. Performansi P-GW diperlukan fungsi Dynamic Host

Configuration Protocol (DHCP), atau query external DHCP server, dan mengirimkan

addres ke UE, juga dynamic-auto configuration didukung oleh standard tersebut. Hanya

IPv4 dan IPv6 atau kedua address yang boleh dialokasikan tergantung keperluan, dan UE

menandai apakah ingin menerima Attach signaling, atau jika mengharapkan performansi

konfigurasi addres setelah link layer terhubung.

P-GW termasuk PCEF, yang artinya memperoleh performansi dan fungsi filtering

diperlukan oleh policy set pada UE dan pertanyaan layanan, dan ia mengumpulkan serta

melaporkan yang berhubungan dengan informasi pembebanan.

Trafik user plane antara P-GW dan external network terbentuk dari paket IP yang

terdiri dari variasi IP service flow. Jika interface S5/S8 yang mengarah pada S-GW

berbasis GTP, performansi P-GW memetakan antara IP data flow ke GTP tunnel, yang

merepresentasikan bearer tersebut. P-GW men-set up bearer berdasarkan request dari

PCRF atau dari S-GW, yang menyampaikan informasi dari MME. Pada kasus selanjutnya,

P-GW juga membutuhkan interaksi dengan PCRF untuk menerima perkiraan informasi

policy control, jika tidak dikonfigurasikan pada P-GW secara local. Jika interface S5/S8

berbasis PMIP, P-GW memetakan IP service flow dari external network yang terdiri dari

Gambar 2.6. Fungsi Utama P-GW dan koneksinya dengan node logic yang lain

satu UE ke single GRE tunnel, dan semua pengontrolan informasi di exchange hanya

dengan PCRF. P-GW juga berfungsi sebagai monitioring data flow untuk tujuan

accounting, sebagaimana Lawful Interception.

P-GW merupakan level mobility paling tinggi pada sistem tersebut. Ketika UE

bergerak dari satu S-GW ke yang lain, bearer di-switch pada P-GW. P-GW akan menerima

informasi untuk men- switch aliran tersebut dari S-GW baru.

Gambar 2.6 menunjukkan koneksi P-GW dikelilingi node logic, dan daftar fungsi

utama pada interface ini. Tiap P-gw dikoneksikan ke satu atau lebih PCRF, S-GW dan

external network. Pada UE yang dikelompokkan dengan P-GW, hanya ada satu S-GW,

tetapi koneksi ke banyak external network, dan secara berurut ke banyak PCRF

kemungkinan didukung, jika koneksi ke multiple PDN diperlukan melalui satu P-GW.

2.2.7. Home Subscription Service (HSS)

Home Subscription Server (HSS) merupakan tempat penyimpanan data pelanggan

untuk semua data permanen user. Ia juga menyimpan lokasi user pada level yang

dikunjungi node pengontrol jaringan, seperti MME. Ia adalah server database yang

dipelihara secara terpusat pada premises home operator.

HSS menyimpan copy master profil pelanggan, yang berisikan informasi tentang

layanan yang layak untuk user tersebut, termasuk informasi tentang diijinkannya koneksi

PDN, dan apakah roaming ke jaringan tertentu diijinkan atau tidak. Untuk mendukung

antara mobility non 3GPP, HSS juga menyimpan identitas yang digunakan P-GW. Kunci

permanen yang digunakan untuk menghitung pada arah authentication yang dikirim ke

jaringan yang dituju untuk authentication user dan memperoleh serangkain kunci untuk

enkripsi dan perlindungan secara integritas, disimpan pada Authentication Center (AuC),

yang mana secara khusus bagian dari HSS. Pada semua signaling dihubungkan pada fungsi

ini, HSS berinteraksi dengan MME. HSS melakukan koneksi dengan setiap MME pada

semua jaringan, dimana UE diijinkan untuk berpindah. Pada tiap UE, HSS merekam pada

MME suatu waktu, dan segera melaporkan MME baru yang melayani UE tersebut, HSS

akan membatalkan lokasi dari MME sebelumnya.

2.2.8. Service Domain

Service Domain merupakan variasi sub-system, yang termasuk dalam pelayanan

node logic. Berdasarkan tipe kategori pelayanan yang akan disediakan, dan deskripsi

secara singkat apakah macam-macam infrastruktur akan dibutuhkan untuk

meneyediakannya :

IMS based operator service : IP Multimedia Sub-system (IMS) adalah pelengkap

layanan sehingga operator menyediakan layanan menggunakan Session Initiation

Protocol (SIP).

Non-IMS based operator service : arsitektur untuk non-IMS based operator serice

tidak memiliki standard. Operator secara sederhana menempatkan server pada

jaringan mereka, dan koneksi UE melalui persetujuan protocol yang didukung oleh

aplikasi UE tersebut. Pelayanan video streaming disediakan dari streaming server.

Layanan yang lain tidak disediakan oleh operator mobile network. Contohnya

layanan yang disediakan melalui internet : arsitektur ini tidak distandard-kan oleh

3GPP, dan arsitektur tersebut bergantung pada pertanyaan layanan. Konfigurasi

yang sesuai pada saat UE terhubung ke server pada internet. Misalnya web-server

untuk layanan web-browsing, atau SIP server untuk layanan internet telephony,

seperti VoIP.

2.3. Ketersediaan Spektrum

2.3.1. Wireless Spektrum

Spesifikasi band frekuensi LTE pada 3GPP ditunjukkan pada gambar 2.8 untuk

paired bands dan pada gambar 2.9 untuk unpaired bands. Ada 17 paired bands dan 8

unpaired bands yang didefenisikan saat ini dan band yang lain akan ditambahkan selama

proses standarisasi. Beberapa band sekarang digunakan oleh teknologi yang lain dan LTE

dapat berdampingan dengan teknologi yang sudah ada. Sama halnya dengan Eropa dan

Asia, WCDMA dikembangkan pada band baru 2600 MHz sementara kembali ke 900 MHz

dimulai tahun 2007. LTE akan dimulai dengan menggunakan band baru 2600 MHz atau

kembali ke 900 MHz dan 1800 MHz. pada kasus yang baik di Eropa dengan total

ketersediaan spectrum 565 MHz untuk operator mobile diantaranya 900 MHz, 1800 MHz,

2600 MHz Frequency Division Duplex (FDD) dan Time Division Duplex (TDD) serta

pengalokasian secara bersama band baru yaitu 2600 MHz.

Di USA digunakan pada spectrum 850 MHz dan 1900 MHz, frekuensi baru di

1700/2100 MHz juga digunakan pengembangan 3G. LTE akan dikembangkan

menggunakan band 700 dan 1700/2100 MHz dan kemudian akan dipakai kembali pada

band yang sudah ada.

Bandwidth yang flexible sangat diperlukan sekali untuk kelebihan bermacam-

macam asset spectrum, khususnya yang telah ada narrowband 5 MHz, sementara alokasi

spectrum baru sangat menguntungkan pada 20 MHz dan peningkatan data rate. Itu juga

terbukti bahwa antara mode FDD dan TDD diperlukan keuntungan yang maksimal dari

ketersedian spectrum paired dan unpaired. Keperluan ini diambil untuk menghitung

spesifikasi system pada LTE.

Gambar 2.8. Spesifikasi band frekuensi untuk paired band pada 3GPP

Gambar 2.9. Spesifikasi band frekuensi untuk unpaired band pada 3GPP

2.3.2. Spektrum Baru yang Diidentifikasikan Oleh WRC-07

ITU-R World Radiocommunication Conference (WRC-07) dikerjakan pada

Oktober dan November 2007 mengidentifikasikan spectrum baru untuk International

Mobile Telecommunications (IMT). Band yang diidentifikasi oleh IMT diilustrasikan pada

gambar 2.10 target untuk mengidentifikasi antara low band untuk coverage dan high band

untuk kapasitas.

Gambar 2.10. Frekuensi baru yang diidentifikasikan oleh WRC-07

Tambahan lagi band coverage berada pada frekuensi UHF 470-806/862 MHz, yang

saat ini digunakan untuk Terresterial TV broadcasting. Sub-band 790-862 MHz

diidentifikasikan di Eropa dan Asia-Pasifik. Ketersediaan band tergantung pada jadwal

waktu nasional dari analog ke digital TV switchover dan dapat menjadi ketersediaan yang

lama dari 2012 sampai 2015 timeframe. Band yang diijinkan, misalnya tiga operator yang

masing-masing berada pada 10 MHz FDD. Sub-band 698-806 MHz diidentifikasikan

untuk IMT di Amerika. Di USA beberapa band telah di lelang.

Band yang mengutamakan kapasitas berada pada 3,4 - 4,2 Mhz (C-band). Total 200

MHz pada sub-band 3,4 – 4,2 MHz telah diidentifikasikan untuk IMT di Eropa dan Asia-

Pasifik. Spectrum ini dapat fasilitas pengembangan bandwith yang lebih lebar dari IMT-

Advance untuk menyediakan kapasitas dan bit rate yang paling tinggi.

Tambahan lagi, pada band 2,3 – 2,4 MHz diidentifikasikan untuk IMT, tetapi band

ini tidak diharapkan ketersediaannya di Eropa dan America. Band ini telah

diidentifikasikan untuk IMT-2000 di China oleh WRC-2000. Sub-band 450-470 MHz

diidentifikasikan untuk IMT secara global, tetapi ketersediaan ini tidak diharapkan di

Eropa. Spectrum ini narrowband dengan pengembangan maksimum 2x5 MHz.

2.4.3. Jenis jenis layanan pada LTE

Skenario berbagai macam trafik ditunjukkan pada Tabel 2.1. Macam-macam trafik

tersebut memiliki kategori trafik yang berbeda-beda, diantaranya : trafik real-time, best

effort, interactive, streaming dan interactive real-time.

Tabel 2.1. Jenis-jenis model trafik pada LTE

2.4.3.1. Voice-over-IP (VoIP)

Model voice activity sederhana ditunjukkan pada gambar 2.11. Peluang transisi dari

state 0 (silence or inactive state) ke state 1 (talking or active state) adalah α sedangkan

peluang tetap pada state 0 adalah (1 – α). Selain itu, peluang transisi dari state 0 ke state 1

dilambangkan dengan β sedangkan peluang tetap pada state 1 adalah (1 – β). Speech

encoder frame rate R = 1/T, dimana T adalah encoder frame duration biasanya 20 ms.

Peluang saat state 0 dan state 1 dinotasikan dengan P0 dan P1 dengan persamaan :

P0 = β/(α + β)…………………………………………………….(2.2)

P1 = α/(α + β)……………………………………………………(2.3)

α

(1 – α) (1 – β)

β

Gambar 2.11. Two state voice activity model

Tabel 2.2. Parameter model trafik VoIP

Silence(state 0)

Talking(state 1)

2.4.3.2. Best Effort FTP

File Transfer Protocol (FTP) dianggap sebagai trafik best effort, parameter model

trafik best effort ditunjukkan pada Tabel 2.3. Sesi FTP adalah urutan dari pemisahan

Tabel 2.3. Parameter model trafik FTP

transfer file oleh reading time. Dua parameter utama sesi FTP adalah size file yang

ditransfer S dan reading time D. misalnya interval waktu antara download yang terakhir

dengan file sebelumnya dan permintaan user untuk file selanjutnya. Model trafik FTP

dideskripsikan asumsi transmisi pada bagian downlink. Meskipun, model tersebut

diharapkan applicable untuk bagian uplink.

2.4.3.3. Web Browsing HTTP

Paket trace khususnya HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) web browsing session

ditunjukkan pada gambar 2.12. Sesi ini dibagi menjadi periode aktif dan pasif yang

merepresentasikan download web page dan intermediate reading time. Download web

page dianggap sebagai paket call. Periode aktif dan pasif adalah sebuah hasil interaksi

manusia dimana paket call merepresentasikan suatu web permintaan user untuk informasi

dan mengidentifikasikan kebutuhan reading time pada intisari web page. Diasumsikan

performansi web page sama, maksudnya statistik trafik pada time scale yang berbeda

adalah sama. Oleh karena itu sebuah paket call seperti sesi paket dibagi menjadi periode

aktif dan pasif. Tidak seperti sesi paket periode aktif/pasif di dalam paket call

dilambangkan interaksi mesin dengan interaksi manusia. Suatu web browser mulai akan

melayani permintaan user dengan mengambil inisial HTML page menggunakan HTTP.

Pembacaan inisial page dan tiap objek yang ditampilkan (seperti gambar, iklan, dll)

direpresentasikan oleh periode aktif pada paket call sedangkan pembagian waktu dan

protocol yang overhead direpresentasikan oleh periode pasif pada paket call. Pembagian

waktu mengacu kepada browser tersebut menghabiskan waktu untuk menampilkan objek

pada paket call atau web page.

Gambar 2.12. Paket trace dari web browsing session

Karakteristik parameter utama pada trafik web browsing adalah main object size

SM, ukuran dari objek yang ditampilkan adalah SE, jumlah objek yang ditampilkan ND,

reading time D dan pembagian waktu TP, parameter ini ditunjukkan pada Tabel 2.4.

Mode transfer persistent HTTP/1,1 diasumsikan untuk download objeknya secara

seri melalui koneksi single TCP. Berdasarkan observasi distribusi paket size 76 % dari

paket call menggunakan Maximum Transmission Unit (MTU) 1500 byte sedangkan 24 %

paket call menggunakan MTU 576 byte. Paket size juga termasuk 40 byte header paket

TCP/IP dengan hasil payload data yang digunakan 1460 dan 536 byte.

Tabel 2.4. Parameter model trafik HTTP

2.4.3.4. Video Streaming

Misalkan tiap frame dari data video tiba pada interval T ditentukan oleh jumlah

frame per detik. Tiap frame video dikomposisi ke dalam bagian yang tetap, masing-masing

dikirimkan sebagai single packet. Ukuran paket ini dimodelkan sebagai bagian dari

distribusi Pareto. Encoder video mula-mula melakukan encoding interval delay antara

paket dari sebuah frame. Interval ini juga dimodelkan sebagai baigian dari distribusi

Pareto. Parameter model trafik video streaming ditunjukkan pada Tabel 2.5. Pada model ini

video source rate diasumsikan 64 kbps.

Tabel 2.5. Parameter model trafik video streaming

2.4.3.5. Interactive Gaming

Parameter model trafik interactive gaming ditunjukkan pada Tabel 2.6. Pada saat

paket tiba secara uniform didistribusikan antara 0 dan 40 ms. Inisial waktu ini

dipertimbangkan untuk model yang berhubungan dengan random timing antara paket trafik

client yang tiba dan batas frame uplink pada sistem cdma 2000. Pada sistem LTE hanya

dengan durasi sub-frame 1 ms, inisial waktu ini untuk menghitung resource request dan

scheduling diharapkan bersifat relative sangat kecil. Paket waktu yang tiba adalah

deterministic dengan suatu paket yang muncul setiap 40 ms.

Delay maksimum 160 ms diaplikasikan untuk semua paket uplink, misalnya paket

didrop oleh UE jika beberapa bagian paket tidak ditransmisikan pada layer fisik, 160 ms

setelah masuk ke buffer UE. Delay paket dari paket yang didrop dihitung dalam 180 ms.

Gaming user pada jaringan mobile berada diluar jangkauan ketika delay paket rata-rata

lebih besar dari 60 ms. Delay rata-rata adalah rata-rata dari delay semua paket, termasuk

delay paket yang dikirimkan dan delay paket yang didrop.

Tabel 2.6. Parameter model trafik interactive gaming di bagian uplink

Parameter model trafik interactive gaming di bagian downlink ditunjukkan pada Tabel 2.7.

Initial waktu paket yang tiba secara uniform didisttribusikan antara 0 dan 40 ms. Waktu

interval paket serta ukuran paket pada bagian downlink dimodelkan menggunakan

besarnya distribusi nilai extreme.

Tabel 2.7. Parameter model trafik interactice gaming di bagian downlink