adityarizki.net
9Mar/12

Mengenal Jaringan CDMA (Code Division Multiple Access)

Di Era teknologi telekomunikasi, kecepatan, dan faktor ekonomis menjadi fokus utama dalam proses penyampaian informasi. Hal inilah yang memprakarsai para ilmuwan untuk membuat suatu teknologi telekomunikasi yang cepat, murah, dan jangkauannya luas. Perkembangan ini mulai terlihat dengan adanya teknologi 1G. Selang beberapa waktu, teknologi 1G sudah dianggap mulai ketingggalan zaman, maka munculah teknologi 2G yang dibagi kedalam dua jenis, teknologi GSM dan teknologi Code Division Multiple Access (CDMA).

Code Division Multiple Access atau sering disingkat dengan CDMA adalah sebuah pemultipleksan (bukan sebuah skema pemodulasian) dan sebuah metode akses secara bersama yang membagi kanal tidak berdasarkan waktu (seperti pada TDMA) atau frekuensi (seperti pada FDMA), namun dengan cara mengkodekan data dengan sebuah kode khusus yang diasosiasikan dengan tiap kanal yang ada dan menggunakan sifat – sifat interfensi kontruktif dari kode – kode khusus itu untuk melakukan pemultipleksan. CDMA mengacu pada sistem telepon seluler digital yang menggunakan skema akses secara bersama ini seperti yang diprakarsai QUALCOMM.

Teknologi wireless ini pada dasarnya lahir karena adanya teori tentang gelombang elektromagnetik yang dikemukakan oleh Maxwell di tahun 1850-an. Adanya gelombang elektromagnetik ini kemudian dibuktikan oleh H.Hertz pada tahun 1888. Kemudian pada tahun 1895 Guilermo Marconi mentransmisikan gelombang radio untuk pertama kalinya. Pada tahun 1901 Marconi menggunakan gelombang radio untuk transmisi jarak jauh (transatlantik) dengan kode morsenya. Seiring berkembangnya teknik elektronika sejak tahun 1906 gelombang elektromagnetik mulai dipakai untuk system siaran (broadcasting). Dalam sistem broadcasting ini gelombang elektromagnetik merupakan syarat pembawa informasi dan hiburan. Selanjutnya terjadi perkembangan penyiaran secara cepat di tahun 1920-an, ketika di rumah-rumah telah ada pesawat penerima wireless.

Jejak Perkembangan CDMA

  1. Pada Tahun 1988. Qualcomm sebagai salah satu perusahaan di Amerika Utara yang terkemuka membuat konsep CDMA selular.
  2. Kemudian pada tahun 1989. Qualcomm mengadakan demonstrasi memperkenalkan CDMA pertama kali di San Diego, Amerika.
  3. Tahun 1991. Qualcomm berhasil mengadakan tes skala besar di San Diego, Amerika.
  4. Tahun 1992. CDMA soft hand off dari perusahaan Qualcomm dipatenkan oleh pemerintah Amerika.
  5. Tahun  1993. CDMA market trial pertama kali  mulai dipasarkan. Telecommunications Industry Association ( TIA ) di Amerika Serikat  menggunakan CDMA sebagai standar komunikasi digital. Korea  Selatan juga sudah mulai mempelajari dan mencoba mengimplementasikan  CDMA teknologi.
  6. Tahun 1994. Perusahaan Qualcomm bersama perusahaan terkemuka yaitu Sony Electronics ( saat ini dikenal dengan nama Sony Co. Ltd ) mendirikan sebuah perusahaan patungan ( joint venture ) dengan nama Qualcomm Personal Electronics ( QPE ) untuk mengembangkan dan memproduksi handphone berbasis teknologi CDMA.
  7. Tahun 1995. Jaringan CDMA yang menjangkau beberapa negara di dunia untuk pertama kali diluncurkan. Qualcomm meluncurkan CDMAOne handset pertama kali.
  8. Tahun 1997. Jaringan CDMA sudah mulai masuk ke wilayah Jepang. IS-95B standard completed untuk CDMA system ( meliputi penambahan kemampuan transmisi data menjadi 64 Kbps ).
  9. Tahun 1998. Telecommunication Industry Association menyarankan konsep CDMA2000 sebagai solusi komunikasi 3G untuk International Telecommunication Union. Perusahaan LG Telecom merilis data service CDMA untuk pertama kali.
  10. Tahun 1999. Perusahaan handphone terkemuka, Ericsson bersama perusahaan Qualcomm mencapai kesepakatan bersama untuk mendukung standard 3G CDMA dan ditandai dengan dijualnya divisi infrastruktur wireless milik Qualcomm kepada Ericsson. Data statistik sampai tahun ini menyatakan bahwa sudah ada 83 operator dari 35 negara.
  11. Tahun 2000. Japan’s IDO dan DDI mulai mengembangkan 64 Kbps CDMA packet data service. Qualcomm, Samsung, dan Sprint PCS adalah  3 perusahaan terkemuka secara bersama-sama merilis 3G CDMA voice call. Dua perusahaan  yaitu Qualcomm dan Lucent melengkapi perilisan 153 Kbps 3G CDMA2000 data call. Qualcomm menjual peralatan bisnis handset CDMA  kepada Kyocera Wireless Corp. Perusahaan terkemuka SK Telecom meluncurkan 3G CDMA2000 pelayanan komersial kelas dunia untuk pertama kali di dunia.
  12. Tahun 2001. Qualcomm memperkenalkan BREW system. QCT dan Nortel Networks memperkenalkan mobile IP call pertama. Ketiga perusahaan terkemuka dunia yaitu QCT, SchlumbergerSema dan Samsung mendemonstrasikan CDMA roaming menggunakan R-UIM-enabled CDMA handset. GpsOne diperkenalkan pertama kali oleh perusahaan terkemuka milik Jepang yaitu SECOM.
  13. Tahun 2005. Sampai tahun ini, data statistik menunjukkan bahwa sudah ada 143 operator penyedia layanan CDMA2000 di 67 negara. Kemudian ada 64 perusahaan penghasil maupun pendukung peralatan layanan CDMA2000 baik handset maupun aksesoris tambahan lainnya.

Pengertian CDMA

CDMA (Code Division Multiple Access), menggunakan teknologi spread-spectrum untuk mengedarkan sinyal informasi yang melalui bandwith yang lebar (1,25 MHz). CDMA juga merupakan sebuah bentuk pemultipleksan (bukan sebuah skema pemodulasian) dan sebuah metode akses secara bersama yang membagi kanal tidak berdasarkan waktu (seperti pada TDMA) atau frekuensi (seperti pada FDMA), namun dengan cara mengkodekan data dengan sebuah kode khusus yang diasosiasikan dengan tiap kanal yang ada dan mengunakan sifat-sifat interferensi konstruktif dari kode-kode khusus itu untuk melakukan pemultipleksan.Teknologi ini asalnya dibuat untuk kepentingan militer, menggunakan kode digital yang unik, lebih baik daripada channel atau frekuensi RF.

Saat ini teknologi CDMA sedang hangat dibicarakan, khususnya dengan masuknya PT. TELKOM dengan produk TelkomFlexi-nya. Dari aspek teknologi baik GSM maupun CDMA merupakan standar teknologi seluler digital, hanya bedanya GSM dikembangkan oleh negara-negara eropa dan bersifat ‘open source’, sedangkan CDMA dari kubu Amerika dan Jepang. Yang perlu diperhatikan bahwa teknologi GSM dan CDMA berasal dari jalur yang berbeda, sehingga perkembangan ke generasi 2,5G dan 3G berikutnya akan berbeda terus.

Teknologi CDMA didesain tidak peka terhadap interfensi, dan sejumlah pelanggan dalam satu sel dapat mengakses pita spektrum frekuensi secara bersama karena mempergunakan teknik pengkodean tertentu. Ponsel CDMA ada dua jenis, tanpa kartu sehingga nomer panggilnya harus di program oleh petugas operator yang bersangkutan, dan satu lagi ponsel CDMA yang dilengkapi dengan RUIM (Removal User Identification Module) atau dalam istilah GSM dikenal dengan SIM Card.

Komponen CDMA

Dari bagan diatas dapat dianalisa bahwa :

Komponen fisik dari sistem cdma adalah:

  • User cdma mobile device. Dapat berupa mobile phone, nonmobile phone,  computer, dan dll.
  • BTS (  Base Transceiver Station ). Merupakan alat/devices yang mengatur alur komunikasi disuatu luasan tertentu.
  • Operator CDMA. Bertugas untuk mengatur lalu lintas dari alur lalu lintas data informasi
  • Satelit Dash. Fungsi sebagai penghubung antara pengiriman sinyal dari bumi ke satelit untuk suatu luasan yang sangat besar
  • Satelit. Fungsi sebagai penghubung antara daerah-daerah yang jauh yang tak terjangkau oleh BTS dan stasiun-stasiun pemancar bumi.

Komponen teknis dari alur spreading dan desperading pada sistem  CDMA:

  • Data source merupakan sinyal informasi yang akan dikirim.
  • Spreading code merupakan proses perluasan media informasi dengan mengkode suatu sinyal informasi dengan sandi tertentu pada waktu dan frekuensi yang sama.

KONSEP SPREADING

  • Carrier merupakan sinyal pembawa dari sinyal informasi. Pada langkah ini sinyal informasi dimodulasi dengan carrier yaitu gelombang elektromagnetik.
  • Channel merupakan suatu kanal yang berfungsi untuk mengirimkan sinyal informasi yang telah dikode dan dimodulasikan.
  • Synchronization circuit merupakan alat yang berfungsi untuk dispreading kode yang dilakukan saat pengiriman data dan sebagai demodulasi sinyal informasi dan carrier.

Proses Kerja CDMA

1. Pengertian Seluler

Komunikasi CDMA merupakan salah satu komunikasi seluler. Oleh karena itu sebelum membahas CDMA, kami akan membahas sedikit tentang komunikasi seluler. Komunikasi seluler maksudnya, kawasan yang dilayani dibagi menjadi wilayah kecil-kecil. Masing-masing wilayah kecil ini disebut sel, dan diliput oleh sebuah stasion basis (base station, BS). Stasion bergerak (mobile station, MS) dilayani oleh BS yang pada umumnya terdekat dengannya. Secara fisis, MS hanya berhubungan dengan BS, dan BS itulah yang meneruskannya ke elemen lain pada jaringan. Oleh karena itu, hubungan antara BS dengan elemen lain pada jaringan dapat melalui kabel atau gelombang  elektromagnetik, sedangkan hubungan antara MS dengan BS harus menggunakan gelombang elektromagnetik.

2. Prinsip Kerja CDMA

Suatu area memuat banyak sekali sel. Setiap area dikelola oleh sebuah pusat penyambungan bergerak (mobile switching centre, MSC). Sebenarnya, beberapa sel secara teknis dikendalikan oleh pengendali stasion basis (base station controller, BSC) yang tak ditampakkan pada gambar ilustrasi, barulah MSC mengelola BSC-BSC itu.

Perpindahan MS ke sel lain dalam satu area MSC disebut alih-tangan (handover), dan perpindahan antar area disebut jelajah (roaming). Hubungan MS ke area lain atau jaringan lain (misalnya: PSTN, internet) dilakukan melalui MSC.

Pada CDMA, pengalihan tangan (handover) disebut metode soft handoff. Dikatakan demikian karena CDMA bekerja di frekuensi yang sama maka perpindahan base station a ke b ini akan berjalan halus (soft). Proses terjadinya perpindahan base station pada CDMA ialah sewaktu mobile station berpindah, maka mobile station akan mencari base station terdekat. Sedangkan base station awal tidak akan melepaskan sinyal sampai base station tujuan dapat memberikan sinyal secara baik. Sehingga kemungkinan terjadi lose connection atau bad signal akan dapat diminimalisasi.

Dalam CDMA setiap pengguna menggunakan frekuensi yang sama dalam waktu bersamaan tetapi menggunakan sandi unik yang saling ortogonal. Sandi-sandi ini membedakan antara pengguna satu dengan pengguna yang lain. Pada jumlah pengguna yang besar, dalam bidang frekuensi yang diberikan akan ada banyak sinyal dari pengguna sehingga interferens akan meningkat. Kondisi ini akan menurunkan unjuk-kerja sistem. Ini berarti kapasitas dan kualitas sistem dibatasi oleh daya interferens yang timbul pada lebar bidang frekuensi yang digunakan. CDMA merupakan akses jamak yang menggunakan prinsip komunikasi spectrum tersebar. Isyarat bidang dasar yang hendak dikirim disebar dengan menggunakan isyarat dengan lebar bidang yang besar yang disebut sebagai isyarat penyebar (spread spectrum).

3. Prinsip Dasar Spread Spectrum

Spread spectrum adalah teknik memancarkan sinyal pada pita frekuensi yang jauh lebih lebar dari pita frekuensi yang dibutuhkan pada transmisi standard (misal; TDMA, FDMA). Sebagai contoh adalah CDMA IS-95 menggunakan lebar pita frekuensi 1.25 MHz, sedangkan AMPS hanya 30 kHz untuk menyalurkan sinyal suara. Proses pelebaran pita frekuensi ini disebut dengan spreading. Terdapat 2 teknik utama dalam spread spectrum yaitu frequency hopping dan DS-CDMA (yang lebih dikenal sebagai CDMA saja diperlihatkan pada Gambar 1).

Frequency hoping diperoleh dengan merubah-rubah frekuensi pembawa berdasarkan waktu dengan pola yang mendekati acak, pseudorandom. Sedangkan CDMA diperoleh dengan memodulasi sinyal informasi dengan spreading sequence yang dikenal sebagai pseudonoise (PN) sinyal digital yang menjadikan sinyal informasi berpita lebar dan berbentuk seperti derau (noise). Di  bawah ini merupakan gambar (diagram) tentang frequency hoping dan CDMA.

 

a. frequency hopping

 

b. CDMA

 

4. Proses Transmitting CDMA

Setiap kanal/pengguna (user) pada CDMA menggunakan waktu dan frekuensi secara bersamaan. Untuk membedakan setiap kanal/pengguna maka digunakan kode yang unik yang juga digunakan untuk melebarkan sinyal. Kode ini disebut Pseudo Random Noise (PN Code) yang merupakan deretan data berkecepatan tinggi yang berharga polar (-1 & +1) atau non polar (0 & 1).

Operasi dari ujung ke ujung pada CDMA dapat dijelaskan sebagai berikut : pada sisi pancar, sinyal dengan bit laju rendah (misal 9,6 kbps) disebar dengan mengalikannya dengan deretan kode PN yang memiliki bit laju tinggi (misal 1,2288 Mbps). Pada prose ini terjadi penyebaran energi pada pita frekuensi yang besar. Sinyal tersebar ini kemudian dimodulasi dengan pembawa RF tertentu dan kemudian dipancarkan.

Pada sisi terima, sinyal terima didemodulasi dengan mengalikannya dengan pembawa RF yang sama. Kemudian sinyal ini di-despread  dengan mengalikannya dengan deretan kode PN yang sama seperti pada sisi kirim. Sinyal yang telah di-despread  ini kemudian dilewatkan pada detektor bit untuk memperoleh speech  digital asal.

5. Ilustrasi Kerja CDMA

Ilustrasi kerja CDMA secara menyeluruh bisa dilihat di gambar di bawah ini :

Cara kerja CDMA ini dapat dianalogikan dengan cara berkomunikasi dalam satu ruangan yang besar. Setiap pasangan dapat berkomunikasi secara bersama-sama tetapi dengan bahasa yang berbeda, sehingga pembicaraan pasangan satu bisa dianggap seperti suara kipas bagi pengguna yang lain, karena tidak diketahui maknanya. Pada saat banyak yang berkomunikasi maka ruangan menjadi bising. Kondisi ini membuat ruangan menjadi tidak kondusif lagi untuk berkomunikasi. Oleh karena itu, jumlah yang berkomunikasi harus dibatasi. Agar jumlah yang berkomunikasi bisa maksimal maka kuat suara tiap pembicara tidak boleh terlalu keras. Analogi dan cara kerja sistem ini digambarkan seperti Gambar :