Band-band operasi E-UTRA

Berikut ini adalah tabel untuk band-band operasi E-UTRA yang diambil dari spesifikasi LTE 36,101 (v860) Tabel 5.5.1:

Arsitektur Jaringan tinglat tinggi LTE terdiri dari tiga komponen utama, diantaranya:

• User Equipment (UE).

• Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN).

• Evolved Packet Core (EPC).

  EPC atau Evolved Packet Core berkomunikasi dengan paket jaringan data di dunia luar seperti internet, jaringan perusahaan swasta atau subsistem IP multimedia. Antarmuka antara bagian-bagian yang berbeda dari sistem dilambangkan dalam Uu, S1 dan SGI seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

User Equipment (UE) atau Peralatan Pengguna

Arsitektur internal dari user equipment untuk LTE identik dengan yang digunakan oleh UMTS dan GSM yang sebenarnya adalah sebuah Mobile Equipment (ME) atau peralatan mobile. Peralatan Mobile terdiri dari 3 modul penting, diantaranya Mobile Termination (MT), yang menangani semua fungsi komunikasi; Terminal Equipment (TE), yang mengakhiri aliran data; dan Universal Integrated Circuit Card (UICC), atau dikenal juga sebagai kartu SIM untuk peralatan LTE. Ini menjalankan aplikasi yang dikenal sebagai Universal Subscriber Identity Module (USIM).

Sebuah USIM menyimpan data pengguna tertentu sama halnya dengan kartu SIM 3G. Kartu ini berisi informasi tentang nomor pengguna ponsel, identitas jaringan rumah, kunci keamanan dan lain-lain.

E-UTRAN (Akses Jaringan)

Arsitektur evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) telah diilustrasikan dalam gambar di bawah ini.

E-UTRAN menangani komunikasi radio antara ponsel dan evolved packet core dan hanya memiliki satu komponen, BTS evolved, yang disebut eNodeB atau eNB. Setiap eNB adalah BTS yang mengontrol ponsel dalam satu atau lebih sel. BTS yang berkomunikasi dengan ponsel dikenal sebagai eNB yang melayaninya.

Ponsel LTE berkomunikasi hanya dengan satu BTS dan satu sel pada satu waktu dan berikut adalah dua fungsi utama yang didukung oleh eNB:

• eBN mengirim dan menerima transmisi radio untuk semua ponsel menggunakan analog dan fungsi pemrosesan sinyal digital dari antarmuka udara LTE.

• eNB mengontrol operasi tingkat rendah dari semua ponselnya, dengan mengirimkan sinyal pesan seperti perintah handover.

Setiap eBN dihubungkan ke EPC dengan menggunakan antarmuka S1 dan ini juga dapat terhubung ke BTS terdekat dengan antarmuka X2, yang utamanya digunakan untuk pemberian isyarat dan melanjutkan paket selama handover.

Sebuah home eNB (HeNB) adalah BTS yang telah dibeli oleh pengguna untuk menyediakan cakupan femtocell di dalam rumah. Sebuah home eNB dimiliki oleh sekelompok pelanggan tertutup (CSG) dan hanya dapat diakses oleh ponsel dengan USIM yang juga dimiliki oleh kelompok serupa.

Evolved Packet Core (EPC)

Arsitektur Evolved Packet Core (EPC) telah digambarkan di bawah ini. Ada beberapa komponen lagi yang belum ditampilkan dalam diagram untuk membuatnya tetap sederhana. Komponen ini seperti Sistem Peringatan Gempa Bumi dan Tsunami (Earthquake and Tsunami Warning System – ETWS), Equipment Identity Register (EIR) dan Policy Control and Charging Rules Function (PCRF).

Berikut adalah penjelasan singkat dari masing-masing komponen yang ditampilkan dalam arsitektur di atas:

• Komponen Home Subscriber Server (HSS) telah diteruskan dari UMTS dan GSM dan merupakan database pusat yang berisi informasi tentang semua pelanggan operator jaringan.

• Packet Data Network (PDN) Gateway (P-GW) berkomunikasi dengan dunia luar seperti jaringan paket data PDN, menggunakan antarmuka SGI. Setiap PDN diidentifikasi oleh acces point nama (APN). PDN gateway memiliki peran yang sama seperti GPRS support node (GGSN) dan serving GPRS support node (SGSN) dengan UMTS dan GSM.

• Serving Gateway (S-GW) bertindak sebagai router, dan meneruskan data antara BTS dan PDN gateway.

• Mobility Management Entity (MME) mengontrol operasi tingkat tinggi ponsel dengan cara memberikan pesan dan Home Subscriber Server (HSS).

• Policy Control and Charging Rules Function (PCRF) adalah komponen yang tidak ditampilkan dalam diagram di atas tetapi bertanggung jawab untuk melakukan kontrol atas proses tertentu, serta menyediakan kebijakan pengaturan dan aliran keputusan untuk pembiayaan/charging.

Antarmuka antara serving dan PDN gateway dikenal dengan S5/S8. Keduanya memiliki implementasi yang sedikit berbeda. Disebut S5 jika kedua perangkat berada dalam jaringan yang sama, dan S8 jika mereka berada di jaringan yang berbeda.

Fungsi Pembagian antara E-UTRAN dan EPC

Diagram berikut ini menunjukkan pembagian fungsi antara E-UTRAN dan EPC untuk jaringan LTE:

2G/3G Versus LTE

Tabel berikut membandingkan berbagai protokol Network Elements & Signaling penting yang digunakan dalam 2G/3G dan LTE

LTE dan Roaming

Sebuah jaringan yang dijalankan oleh satu operator di satu negara dikenal sebagai Public Land Mobile Network (PLMN) dan ketika pengguna yang berlangganan menggunakan PLMN operator-nya maka dikatakan Home-PLMN, tapi roaming memungkinkan pengguna untuk bergerak di luar jaringan rumah mereka dan menggunakan sumber daya dari jaringan operator lain. Jaringan lain ini disebut Visited-PLMN.

Pengguna roaming terhubung ke E-UTRAN, MME dan S-GW dari jaringan LTE yang dikunjungi. Namun, LTE/SAE memungkinkan P-GW baik dari jaringan yang dikunjungi maupun rumah digunakan, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Jaringan rumah PGW memungkinkan pengguna untuk mengakses layanan operator rumah bahkan saat berada di jaringan yang dikunjungi. Sebuah P-GW di jaringan yang dikunjungi memungkinkan “breakout lokal” ke internet di jaringan yang dikunjungi.

Antarmuka antara serving dan PDN gateway dikenal sebagai S5/S8. Ini memiliki dua implementasi yang sedikit berbeda, yaitu S5 jika kedua perangkat berada dalam jaringan yang sama, dan S8 jika mereka berada di jaringan yang berbeda. Untuk ponsel yang tidak roaming, serving dan gateway PDN dapat diintegrasikan ke dalam satu perangkat, sehingga antarmuka S5/S8 hilang sama sekali.

Biaya Roaming LTE

Kompleksitas dari mekanisme biaya baru diperlukan untuk mendukung roaming 4G jauh lebih banyak daripada di lingkungan 3G. Beberapa gambaran mengenai biaya pra-bayar dan pasca bayar untuk roaming LTE diberikan di bawah ini:

• Biaya prabayar – standar CAMEL, yang memungkinkan layanan prabayar di 3G, tidak mendukung dalam LTE. Oleh karena itu, informasi pelanggan prabayar harus diarahkan kembali ke jaringan rumah sebagai kebalikan untuk ditangani oleh jaringan lokal yang dikunjungi. Akibatnya, operator harus bergantung pada arus hitung-hitungan baru untuk mengakses data pelanggan prabayar, seperti melalui P-Gateways di kedua IMS dan lingkungan non-IMS mereka atau melalui CSCF mereka dalam lingkungan IMS.
• BIaya Pascabayar – Biaya penggunaan data pada pascabayar berlaku sama dalam LTE seperti dalam 3G, menggunakan versi TAP 3.11 atau 3.12. Dengan layanan IMS local breakout, TAP 3.12 diperlukan.

Operator tidak memiliki jumlah visibilitas yang sama ke kegiatan pelanggan seperti yang mereka lakukan dalam skenario home-routing dalam kasus skenario local breakout karena sesi pelanggan-data disimpan dalam jaringan yang dikunjungi. Oleh karena itu, agar operator rumah dapat menangkap informasi real-time pada kedua pelanggan pra dan pasca bayar, harus dibangun antarmuka Diameter antara sistem biaya dan jaringan P-Gateway yang dikunjungi.

Dalam kasus local breakout dari skenario layanan ims, jaringan yang dikunjungi menciptakan detail catatan panggilan (CDR) dari S-Gateway (s), namun, CDR ini tidak mengandung semua informasi yang diperlukan untuk membuat sesi mobile TAP 3.12 atau catatan pesan acara untuk penggunaan layanan. Akibatnya, operator harus menghubungkan jaringan data inti CDR dengan CDR IMS untuk membuat catatan TAP.

Area jaringan LTE dibagi menjadi tiga jenis area geografis, yakni:

Dengan demikian jaringan LTE akan terdiri dari banyak area pool MME, banyak area layanan S-GW dan banyak area tracking.

ID Jaringan

Jaringan ini akan diidentifikasi menggunakan Public Land Mobile Network Identity (PLMN-ID) yang akan memiliki tiga digit kode seluler negara (MCC – mobile country code) dan dua atau tiga digit kode jaringan selular (mobile network code – MNC). Misalnya, MCC untuk Inggris adalah 234, sementara jaringan Vodafone UK menggunakan MNC 15.

ID MME

Setiap MME memiliki tiga identitas utama. Kode MME atau MME Code (MMEC) secara unik mengidentifikasi MME dalam semua pool area. Sekelompok MME diberikan sebuah MME Grup Identity (MMEGI) yang bekerja bersama dengan MMEC untuk membuat MME identifier (MMEI). Sebuah MMEI secara unik mengidentifikasi MME dalam jaringan tertentu.

Jika kita menggabungkan PLMN-ID dengan MMEI maka kita sampai pada Globally Unique MME Identifier (GUMMEI), yang mengidentifikasi sebuah MME di mana saja di dunia:

ID Tracking Area

Setiap area pelacakan memiliki dua identitas utama. Kode area pelacakan atau Tracking area code (TAC) mengidentifikasi area pelacakan dalam jaringan tertentu dan jika kita menggabungkan ini dengan PLMN-ID maka kita akan mendapatkan Globally Unique Tracking Area Identity (TAI).

ID sel

Setiap sel dalam jaringan memiliki tiga jenis identitas. Identitas sel E-UTRAN (ECI) mengidentifikasi sel dalam jaringan tertentu, sedangkan sel E-UTRAN identifier global (ECGI) mengidentifikasi sel mana saja di dunia.

Identitas sel fisik, merupakan angka dari 0 sampai 503 dan itu membedakan sel dari tetangga terdekatnya.

ID Mobile Equipment 

Identitas peralatan mobile internasional (IMEI) adalah identitas unik untuk peralatan mobile dan Identitas pelanggan mobile internasional (IMSI) adalah identitas yang unik untuk UICC dan USIM.

M temporary mobile subscriber identity (M-TMSI) mengidentifikasi ponsel pada serving MME-nya. Menambahkan kode MME dalam hasil M-TMSI di S temporary mobile subscriber identity (S-TMSI), yang mengidentifikasi ponsel dari dalam area pool MME.

Akhirnya menambahkan identitas grup MME dan identitas PLMN dengan S-TMSI menghasilkan Globally Unique Temporary Identity (GUTI).

Arsitektur protokol radio untuk LTE dapat dipisahkan ke dalam dua bagian, yakni arsitektur control plane dan arsitektur user plane. Untuk memperjelas, berikut adalah gambarannya:

Pada sisi user plane, aplikasi menciptakan paket data yang diproses oleh protokol seperti TCP, UDP dan IP, sementara pada control plane, protokol radio resource control (RRC) menulis pesan berupa sinyal yang dipertukarkan antara BTS dan ponsel. Dalam kasus keduanya, informasi diproses oleh packet data convergence protocol (PDCP), protokol radio link control (RLC) dan protokol medium access control (MAC), sebelum diteruskan ke lapisan fisik untuk transmisi.

User Plane

Protokol user plane terletak antara e-Node B dan UE meliputi sub-lapisan, seperti PDCP (Packet Data Convergence Protocol), RLC (radio Link Control), dan Medium Access Control (MAC)

Pada user plane, paket dalam jaringan inti (EPC) dikemas dalam sebuah protokol EPC spesifik dan dihasilkan antara P-GW dan eNodeB. Protokol tunneling yang berbeda digunakan tergantung pada antarmuka. GPRS Tunneling Protocol (GTP) digunakan pada interface S1 antara eNodeB dan S-GW dan pada interface S5/S8 antara S-GW dan P-GW.

Paket yang diterima oleh sebuah lapisan disebut Service Data Unit (SDU), sedangkan output paket dari lapisan disebut dengan Protokol Data Unit (PDU) dan paket IP pada user plane mengalir dari lapisan atas ke bawah.

Control Plane

Control plane meliputi tambahan lapisan Radio Resource Control (RRC) yang bertugas untuk mengkonfigurasi lapisan bawah.

Control Plane menangani fungsi radio-khusus yang tergantung pada keadaan peralatan pengguna yang mencakup dua hal, yakni idle atau terhubung.

Tumpukan protokol untuk control plane antara UE dan MME ditampilkan di bawah. Wilayah abu-abu dari tumpukan menunjukkan akses stratum (AS) protokol. Lapisan bawah memiliki fungsi yang sama seperti user plane dengan pengecualian bahwa tidak ada fungsi kompresi header untuk control plane.

Kita telah mengenal sekilas mengenai apa itu E-UTRAN. Kini, giliran melihat layer-layer apa saja yang ada di dalamnya. Berikut adalah diagram yang menggambarkan E-UTRAN Protocol Stack:

Physical Layer (Layer 1)
Layer fisik membawa semua informasi dari saluran transportasi MAC melalui antarmuka udara. Menangani link adaptation (AMC), kontrol power, pencarian sel (untuk tujuan sinkronisasi awal dan handover) dan aktivitas lainnya (di dalam sistem LTE dan di antara sistem) untuk layer RRC.

Medium Access Layer (MAC)
Layer MAC bertanggung jawab untuk mapping antara logical channel dan transport channel, Multiplexing SDU MAC dari salah satu atau logical channel yang berbeda ke transport block (TB) yang akan dikirimkan ke layer fisik pada transport channel, de multiplexing SDU MAC dari salah satu atau logical channel yang berbeda dari transport block (TB) yang dikirimkan dari layer fisik pada transport channel, Scheduling pelaporan informasi, koreksi Eror melalui HARQ, handling Priority antara UE dengan cara penjadwalan dinamis, handling Priority antara logical channel dari satu UE, prioritas Logical Channel.

Radio Link Control (RLC)
RLC beroperasi dalam 3 mode operasi: Transparan Mode (TM), Unacknowledged Mode (UM), dan Acknowledged (AM).

Layer RLC bertanggung jawab untuk transfer dari lapisan atas PDU, koreksi Eror melalui ARQ (hanya untuk transfer data AM), Penggabungan, Segmentasi dan pertemuan kembali SDU RLC (hanya untuk transfer data UM dan AM).

RLC juga bertanggung jawab untuk membagi kembali data PDU RLC (hanya untuk transfer data AM), penataan kembali data PDU RLC (hanya untuk transfer data UM dan AM), deteksi duplikat (hanya untuk transfer data UM dan AM), menghapus SDU RLC (hanya untuk transfer data UM dan AM), pembentukan kembali RLC, dan deteksi kesalahan protokol (hanya untuk transfer data AM).

Layanan dan fungsi utama dari sublayer RRC meliputi broadcast Sistem Informasi yang terkait dengan non-akses stratum (NAS), broadcast Sistem Informasi yang berkaitan dengan akses stratum (AS), paging, pembentukan, pemeliharaan dan pelepasan koneksi RRC antara UE dan E-UTRAN, fungsi keamanan termasuk manajemen kunci, pembentukan, konfigurasi, pemeliharaan dan pelepasan titik ke titik Radio Bearer.

Packet Data Convergence Control (PDCP)
Layer PDCP bertanggung jawab untuk kompresi dan dekompresi Header data IP, transfer data (user plane atau control plane), Maintenance Sequence Number (SN) PDCP, mengurutkan pengiriman layer atas PDU dalam pembentukan kembali layer bawah, penghapusan Duplikat layer bawah SDU pada pembentukan kembali layer bawah untuk pemetaan radio bearer pada RLC AM, memberi kode dan mengartikan data user plane dan data control plane, perlindungan integritas dan verifikasi integritas data control plane, penghapusan berdasarkan waktu, penghapusan duplikat, PDCP digunakan untuk SRB dan DRB yang dipetakan pada logical channel DCCH dan DTCH.

Non Access Stratum (NAS) Protocols
Non-akses stratum (NAS) protokol membentuk lapisan tertinggi dari control plane antara user equipent (UE) dan MME.

Protokol NAS mendukung mobilitas UE dan prosedur manajemen sesi untuk membangun dan memelihara konektivitas IP antara UE dan PDN GW.

Di bawah ini adalah diagram logis dari layer E-UTRAN Protocol dengan penggambaran aliran data melalui berbagai layer atau lapisan:

Paket yang diterima oleh sebuah layer disebut Service Data Unit (SDU) sedangkan output paket dari sebuah layer disebut Protokol Data Unit (PDU). Untuk lebih jelasnya, perhatikan diagram berikut:

• IP Layer mengirim PDCP SDU (IP Paket) ke layer PDCP. Layer PDCP melakukan kompresi header dan menambahkan PDCP header ke PDCP SDU ini. Layer PDCP mengirim PDCP PDU (RLC SDU) ke layer RLC.

PDCP Header Compression: PDCP menghapus IP header (Minimum 20 bytes) dari PDU, dan menambahkan Token dari 1-4 byte. Yang menyediakan penghematan yang luar biasa dalam jumlah header yang harusnya pergi melalui udara.

• Layer RLC melakukan segmentasi SDU ini untuk membuat RLC PDU. RLC menambahkan header berdasarkan modus operasi RLC. RLC mengirimkan PDU RLC (MAC SDU) ini ke layer MAC.

RLC Segmentation : Jika RLC SDU besar, atau data rate radio yang tersedia rendah (sehingga transport blok kecil), RLC SDU dapat dibagi menjadi beberapa RLC PDU. Jika RLC SDU kecil, atau data rate radio yang tersedia tinggi, beberapa RLC SDU dapat dikemas ke dalam PDU tunggal.

• Layer MAC menambahkan header dan melakukan padding untuk memuat SDU MAC ini di TTI. Layer MAC mengirim MAC PDU ke layer fisik untuk mentransmisi itu ke channel fisik.

• Channel fisik mentransmisikan data ini ke slot dari sub frame.

Telko.id – Informasi yang mengalir antara protokol yang berbeda dikenal sebagai channel (saluran) dan sinyal. LTE menggunakan beberapa jenis saluran logis, transportasi dan fisik yang berbeda, yang dibedakan oleh jenis informasi yang mereka bawa dan bagaimana informasi tersebut diproses.

• Saluran logis: Menentukan tipe informasi apa yang ditransmisikan melalui udara, misalnya saluran trafik, saluran kontrol, broadcast sistem, dan lain-lain. Data dan sinyal pesan dibawa ke saluran logis antara protokol RLC dan MAC.

• Saluran transport: Berkaitan dengan bagaimana sesuatu ditransmisikan melalui udara, misalnya apa yang dikodekan, dan opsi apa yang digunakan untuk mengirimkan data. Data dan sinyal pesan dibawa ke saluran transportasi antara lapisan MAC dan fisik.

• Saluran fisik: Berkaitan dengan dimana sesuatu ditransmisikan melalui udara, misalnya simbol N pertama dalam frame DL. Data dan sinyal pesan dibawa ke saluran fisik antara berbagai tingkat lapisan fisik.

Saluran Logis

Saluran logis menentukan jenis data yang ditransfer. Saluran ini mendefinisikan layanan transfer data yang ditawarkan oleh lapisan MAC. Data dan sinyal pesan dibawa ke saluran logis antara protokol RLC dan MAC.

Saluran logis dapat dibagi menjadi saluran kontrol dan saluran trafik. Saluran kontrol (Control Channel) dapat berupa saluran umum atau saluran khusus (terdedikasi). Saluran umum berarti umum untuk semua pengguna dalam sel (Point to multipoint) sementara saluran khusus berarti saluran yang hanya dapat digunakan oleh satu pengguna (Point to Point).

Saluran logis dibedakan berdasarkan informasi yang mereka bawa dan dapat diklasifikasikan dalam dua cara. Pertama, saluran trafik logis membawa data pada user plane, sementara saluran kontrol logis membawa sinyal pesan pada control plane.

Tabel berikut berisi daftar saluran logis yang digunakan oleh LTE:

Saluran Transportasi

Saluran transportasi menentukan bagaimana dan dengan karakteristik jenis apa data ditransfer oleh lapisan fisik. Data dan sinyal pesan dibawa ke saluran transportasi antara MAC dan lapisan fisik.

Saluran transportasi dibedakan berdasarkan dimana prosesor saluran transportasi memanipulasi mereka. Tabel berikut berisi daftar saluran transportasi yang digunakan oleh LTE:

Saluran Fisik

Data dan sinyal pesan dibawa ke saluran fisik antara berbagai tingkat lapisan fisik dan berdasarkan itu mereka dibagi menjadi dua, yakni saluran data fisik dan saluran kontrol fisik.

Saluran Data Fisik

Saluran data fisik dibedakan berdasarkan dimana prosesor saluran fisik memanipulasi mereka, dan di mana mereka dipetakan dalam simbol dan sub-carrier yang digunakan oleh Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM). Tabel berikut berisi daftar saluran data fisik yang digunakan oleh LTE:

Prosesor saluran transportasi terdiri dari beberapa jenis kontrol informasi, untuk mendukung operasi tingkat rendah dari lapisan fisik. Itu tercantum dalam tabel dibawah ini:

Saluran Kontrol Fisik

Prosesor saluran transportasi juga menciptakan kontrol informasi yang mendukung operasi tingkat rendah dari lapisan fisik dan mengirim informasi ini ke prosesor saluran fisik dalam bentuk saluran kontrol fisik.

Informasi berjalan sampai ke prosesor saluran transportasi di receiver, tetapi benar-benar tidak terlihat oleh lapisan yang lebih tinggi. Demikian pula, prosesor saluran fisik menciptakan sinyal fisik, yang mendukung aspek tingkat terendah dari sistem.

Saluran kontrol fisik tercantum dalam tabel di bawah ini:

BTS juga mengirimkan dua sinyal fisik lainnya, yang membantu ponsel memperoleh base station sejak pertama kali dinyalakan. Ini dikenal sebagai sinyal sinkronisasi primer (PSS) dan sinyal sinkronisasi sekunder (SSS).