3G/WCDMA Introduction

Contents

1. Evolusi Teknologi Wireless Broadband2. WCDMA Introduction3. Network Planning GSM vs WCDMA4. WCDMA Network Architecture5. WCDMA Code6. Power Control7. Channel Element (CE)8. Real Time Service (CS Service)9. Non Real Time Service (PS Service)10. High Speed Downlink Packet Access (HSDPA)11. High Speed Uplink Packet Access (HSUPA)12. WCDMA Handovers

Evolusi Teknologi Wireless Broadband

WCDMA Introduction• WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) merupakan teknologi generasi ketiga (3G) yang biasa juga disebut

UMTS (Universinal Mobile Telecommunication System). WCDMA adalah salah satu teknologi yang dapat memberikan layanan bit rate yang tinggi sehingga tidak hanya dapat mengirimkan paket suara dan data, tetapi juga memungkinkan memberikan layanan gambar sudah video.

• Resource pada WCDMA meliputi Code, Power, CE (Channel Element) dan Iub (Interface antara NodeB dan RNC)• Code pada WCDMA menggunakan jenis Orthogonal Variable Spreading Factor (OVSF). OVSF Code yang digunakan disebut

dengan code tree. Penambahan Code dalam 1 carrier/frekuensi hanya bisa dilakukan dengan cara penambahan carrier/frekuensi itu sendiri

• Power pada WCDMA merupakan resource dua arah (downlink dan uplink) yang keduanya perlu ada pembatasan dikarenakan WCDMA adalah teknologi yang sangat rentan dengan interference. Dengan pembatasan power, UE dan NodeB akan diatur oleh RNC agar tidak saling mengganggu dengan user lain ataupun dengan NodeB lain. Power secara downlink dapat ditambahkan dengan menggunakan license dan RF module yang lebih update, sedangkan power secara uplink hanya bisa ditingkatkan batas toleransinya saja tetapi tidak bisa ditambah dengan license apapun.

• CE (Channel Element) pada dasarnya adalah resource yang dibutuhkan NodeB untuk menyediakan capacity untuk service CS dan PS (pada NSN equipment, HSDPA & HSUPA tidak menggunakan CE. Sedangkan pada Huawei equipment, hanya HSDPA service yang tidak menggunakan CE). CE dapat digunakan secara dua arah (downlink dan uplink). Setiap CS dan PS Service menggunakan jumlah CE yang berbeda sesuai dengan bit rate yang digunakan. Semakin besar bit ratenya, kebutuhan CE akan semakin besar.

• IuB (Interface antara NodeB dengan RNC) adalah transport capacity yang digunakan oleh seluruh service sebagai penyambung informasi dan control kepada RNC. Dengan IuB, RNC dapat mengontrol NodeB seperti mengontrol load dan congestion control, proses RRM, handover dan outer loop power control.

GSM Freq Planning sangat penting untuk

meminimalisir co-frequency dan adjacent freq interference

Kapasitas tetap yang dibatasi oleh carrier dan timeslot

Coverage berdasarkan transmit power dan demodulasi receiver

3G / WCDMA Freq reuse factor = 1, dimana tiap cell

menggunakan freq yang sama Soft Capacity, dimana kapasitas per WCDMA

Carrier bergantung pada environment dan neighbor cell interference

Coverage bergantung terhadap load system cell tersebut, dimana kenaikan load akan menyebabkan berkurangnya coverage (cell breathing)

F1F1

F1F1

F1F1

F1F1

F1

F1

F1

F1

F1

F1

Network Planning GSM vs WCDMA

Overlapping cell akan menyebabkan bad Quality dan Handover yang tidak tepat

Overlapping cell akan menyebabkan bad EcNo

WCDMA Network ArchitectureLegend

UE : User Equipment UTRAN: UMTS Terrestrial Radio

Access Network RNC: Radio Network Controller Uu: Interface antara UE dengan

NodeB IuB: Interface antara NodeB

dengan RNC IuR: Interface antar RNC Iu-CS: Interface antara RNC

dengan MSC Iu-PS: Interface antara RNC

dengan SGSN

WCDMA Code Kode Walsh Hadamard digunakan pada system 3G untuk spreading bit-bit informasi Kode Walsh Hadamard menggunakan jenis kode orthogonal variable spreading factor (OVSF) Spreading Factor adalah rasio antara chip rate (W) dengan symbol (R) Semakin kecil bit informasi yang dikirimkan, maka spreading factor yang digunakan dapat semakin besar,

sebaliknya jika bit informasi yang dikirimkan cukup besar, maka spreading factor yang digunakan semakin kecil.

Semakin besar Spreading Factor yang digunakan, maka jumlah user yang dapat mengakses semakin banyak. Sebaliknya apabila Spreading Factor yang digunakan semakin kecil, maka jumlah user yang dapat mengakses semakin kecil.

WCDMA Code

Apabila salah satu kode spreading dalam satu branch sedang digunakan, kode yang terletak dibawahnya tidak dapat digunakan

Sebagai contoh pada gambar diatas, jika SF 4 (C4,1) terpakai, maka branch dibawahnya tidak dapat digunakan. (SF 8 => C8,1 ; C8,2; C16,1; C16,2; C16,3; C16,4; etc..

WCDMA Code Dalam system WCDMA digunakan dua macam

operasi pada Physical Channel yaitu; Channelization & Scrambling dimana Channelization adalah proses untuk mentranformasikan setiap bit ke dalam jumlah chip SF (Spreading Factor), sedangkan Scrambling adalah proses untuk menyebarkan sinyal informasi.

Pada arah downlink, Channelization Codes memisahkan koneksi yang berbeda sedangkan Scrambling Codes digunakan untuk memisahkan cells/sector

Pada arah uplink, Channelization Codes memisahkan data/control channel sedangkan Scrambling Codes digunakan untuk memisahkan user/UE

Power Control Dikarenakan 3G interference limited dikarenakan setiap cell menggunakan freq yang sama, maka power

control pada 3G sangatlah penting. Power Control berguna untuk mengatur transmit power pada UE dan NodeB, yang berguna untuk

memaksimalkan kapasitas dan meminimumkan power dan juga level interference. Sistem 3G menggunakan tiga mekanisme power control

- Open Loop : digunakan untuk call setup, preamble burst, RACH- Inner Loop : digunakan pada saat ongoing calls pada uplink dan downlink – update 1500 kali/detik- Outer Loop : digunakan untuk mengatur target BLER dan SIR – update per TTI

Semakin banyak user akan mengakibatkan naiknya Noise dan load sehingga dapat mengakibatkan degradasi pada EcNo Tujuan DL power control:

- saving power resource NodeB- reduce interference ke NodeB yang lain

Tujuan UL power control:- reduce interference dari UE lainnya- save UE power/battery

Channel Element (CE) Channel Element (CE) adalah data untuk mengukur resource logical

yang dipakai untuk service baseband processing Besarnya kapasitas dari CE di NodeB tersebut tergantung dari

kapasitas hardware system module yang terpasang (UL dan DL) Tiap service yang digunakan akan dihitung resource yang dipakai baik

pada sisi UL maupun DL Resource yang dipakai masing-masing service processing tergantung

dari besarnya Spreading Factor dari service tersebut Semakin kecil SF atau semakin besar bitrate dari tiap service itu,

maka akan semakin besar juga konsumsi CE nya

Real Time Service (CS Service) CS Service adalah service pada WCDMA untuk melakukan panggilan ke user yang lain. CS Service adalah service uncontrollable load dimana RNC tidak bisa mengurangi atau

menambahkan power agar menyeimbangkan load dalam 1 cell. CS Service menggunakan AMR Codec (Adaptive Multi Rate) dalam memberikan service pada UE

dimana RNC mengatur bit rate yang diberikan pada UE bergantung pada level sinyal yang diterima UE.

Tiap Service memiliki kebutuhan CE dan SF sesuai dengan bit rate yang diberikan

Non-Real Time Service (CS Service) PS Service adalah service pada WCDMA untuk melakukan service data pada UE, yang juga

disebut dengan R99 PS Service dengan peak rate mencapai 384Kbps. PS Service adalah service controllable load dimana RNC bisa mengurangi atau menambahkan

power agar menyeimbangkan load dalam 1 cell. Tiap Service memiliki kebutuhan CE dan SF sesuai dengan bit rate yang diberikan. Power control pada PS Traffic sedikit berbeda dengan CS Traffic dimana RNC akan memberikan

power lebih besar ketika UE memilliki level sinyal yang semakin baik, tentunya jika Admission Control belum sampai pada level overload

High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) HSDPA merupakan evolusi WCDMA Rel.5 yang juga disebut dengan teknologi 3.5G. HSDPA memberikan peak rate yang lebih tinggi daripada R99 Service (PS Service) dimana peak rate HSDPA bisa mencapai

21Mbps (jika ditambahkan feature yang menunjang hal ini). HSDPA menggunakan fixed SF16 yang digunakan bersama beberapa user. Beberapa kelebihan dari HSDPA adalah:

- Higher data rate, dimana HSDPA mampu mencapai peak rate 14.4Mbps- Higher capacity, dimana HSDPA mampu menghandle subscriber dan throughput- Richer application, dimana HSDPA memprovide feature-feature yang dapat meningkatkan service streaming, interactive dan background

Komparasi antara R99 (DCH) dengan HSDPA seperti pada table dibawah

High Speed Downlink Packet Access (HSDPA)HSDPA Key Technique

Terdapat beberapa teknik kunci sehingga HSDPA dapat memberikan peak rate yang sangat besar :

AMC : Adaptive Modulation Coding, dimana data rate menyesuaikan dengan kondisi radio pada TTI 2ms

HARQ : Hybrid Automatic Repeat Request, dimana roundtrip ACK/NACK dicombine untuk mengurangi transmit data errorFast Schedulling : penjadwalan yang berdasar pada CQI (Channel Quality Indicator), dimana UE mengukur

quality dan melaporkannya pada NodeB setiap 2ms atau lebihSF16 : SF16 digunakan fixed untuk HSDPA yang dibatasi max 15 SF1616QAM : 16 Quadrature Amplitude Modulation, adalah teknik modulasi yang memungkinkan membawa 4bit informasi per schedulling3 New Layer : terdapat 1 kanal transport dan 2 kanal fisik baru yang menunjang HSDPA service yaitu

- HS-PDSCH (High Speed Physical Downlink Shared Channel)- HS-SCCH (High Speed Shared Control Channel)- HS-DPCCH (High Speed Dedicated Physical Control Channel)

High Speed Downlink Packet Access (HSDPA)

Salah satu Key Technique pada HSDPA adalah Hybrid Automatic Repeat Request (HARQ) dimana kegunaannya adalah untuk meningkatkan efektifitas Eb/Io untuk setiap retransmission sehingga meningkatkan kemungkinan decoding yang tepat saat retransmission.

High Speed Downlink Packet Access (HSDPA)

Modulation TypeQPSK : using 2bit/symbols16QAM : using 4bit/symbols64QAM : using 6bit/symbols

3G Chip Rate : 3.84 Mcps

Formula throughput per cell =

Example :If 1 cell has HSDPA service activated with HSPDSCh Code value = 8, that cell has 64QAM Modulation activatedThen cell throughput

If this cell has 20 user HSDPA Active with same priority and radio condition, then every Ue got throughput

High Speed Downlink Packet Access (HSDPA)

Throughput diatas dapat dicapai dengan CQI>25 dan RF Radio Condition is Good

Berikut adalah table Max Throughput berdasarkan jumlah code SF16

High Speed Downlink Packet Access (HSDPA)

High Speed Uplink Packet Access (HSUPA) HSUPA merupakan evolusi WCDMA Rel.6 yang juga disebut dengan teknologi 3.75G dimana user juga dapat

menggunakan HSUPA sebagai service pada sisi uplink. HSUPA memberikan peak rate yang lebih tinggi daripada R99 Service (PS Service) dimana peak rate HSUPA

bisa mencapai 5.76Mbps (jika ditambahkan feature yang menunjang hal ini). HSUPA menggunakan max 2 SF2+2 SF4 yang digunakan dedicated untuk 1 user. Beberapa kelebihan dari HSUPA adalah:

- Higher data rate, dimana HSUPA mampu mencapai peak rate 5.7Mbps- Higher capacity, dimana HSUPA dapat memberikan throughput yang cukup besar pada sisi uplink- QoS, dimana HSUPA memberikan latency yang cukup rendah

HSUPA Key Technique

High Speed Uplink Packet Access (HSUPA)

High Speed Uplink Packet Access (HSUPA) Terdapat beberapa teknik kunci sehingga HSUPA dapat memberikan peak rate yang sangat besar : 2MS TTI : TTI (Time Transmition Interval) hingga 2ms yang bisa mengurangi latency secara signifikanFast L1 HARQ : Hybrid Automatic Repeat Request, dimana roundtrip ACK/NACK dicombine untuk mengurangi transmit data errorFast Schedulling : penjadwalan yang berdasar pada CQI (Channel Quality Indicator), dimana UE mengukur quality dan melaporkannya pada NodeB setiap 2ms atau lebihLower SF : UE Category dapat mempengaruhi max SF yang digunakan untuk HSUPA, dengan max SF adalah SF26 New Layer : terdapat 1 kanal transport dan 5 kanal fisik baru pada HSUPA service

yaitu;- E-DCH (Enhance Dedicated Channel)- E-DPDCH (E-DCH Dedicated Physical Data Channel)- E-DPCCH (E-DCH Dedicated Physical Control Channel)- E-HICH (E-DCH Hybrid ARQ Indicator Channel)- E-AGCH (E-DCH Access Granted Channel)- E-RGCH (E-DCH Request Granted Channel).

High Speed Uplink Packet Access (HSUPA) E-DCH (UL) : kanal transport yang digunakan untuk membawa blok informasi tiap TTI (Time

Transmission Interfal) E-DPDCH (UL) : kanal fisik yang digunakan untuk membawa E-DCH E-DPCCH (UL) : kanal fisik yang digunakan untuk membawa infomasi control sinyal pada E-DPDCH E-HICH (DL) : kanal fisik yang digunakan untuk membawa HARQ ACK/NACK indicator untuk E-DCH E-RGCH (DL) : kanal fisik yang digunakan untuk menentukan relative grant oleh scheduler E-AGCH (DL) : kanal fisik yang digunakan untuk menentukan absolute grant oleh scheduler

WCDMA Handover Handover pada WCDMA dapat dibedakan menjadi tiga tipe yaitu:

- Intra Frequency Handover => WCDMA handover antar frequency dan system yang sama- Inter Frequency Handover => WCDMA handover antar system yang sama tetapi beda frequency- Inter System Handover => WCDMA handover antar frequency dan system yang berbeda

Soft, Softer dan Hard Handover dapat dilakukan pada Intra Freq HO. Sedangkan Inter Freq HO dan Inter System HO hanya dapat melakukan Hard Handover saja.

Soft dan Softer Handover adalah tipe handover dimana ketika perpindahan UE dari Cell A ke Cell B tanpa harus memutuskan koneksi terlebih dahulu. Sedangkan pada Hard Handover, perpindahan UE dari Cell A ke Cell B dilakukan dengan memutuskan koneksi terlebih dahulu sehingga lebih rentan untuk drop call.

Hard Handover pada Inter Freq dan Inter System membutuhkan Compressed Mode Compressed Mode dibutuhkan ketika membuat measurement pada inter frequency dan inter system HO.

Pada Compressed Mode, transmit dan receive dihentikan pada suatu periode waktu dan measurement akan dilakukan pada Inter Freq atau Inter System pada periode waktu tersebut. Trigger compressed mode terjadi jika seluruh Active Set berada pada threshold yang ditentukan

WCDMA Handover