Teknologi Seluler Tantangan dari Mobile Computing

Pertemuan Ketiga dan Keempat
TEKNOLOGI SELULER
TANTANGAN DARI MOBILE COMPUTING
TEKNIK INFORMATIKA-S1
Pendahuluan
• Tidak dapat dipungkiri perkembangan teknologi
informasi dan komunikasi sangat pesat.
• Komunikasi
yang
dahulu
identik
dengan
penggunaan kabel mulai ditinggalkan.
• Manusia tidak lagi bergantung pada teknologi
‘kabel’.
• Jaringan nirkabel (tanpa kabel) kini telah menggeser
peranan jaringan berkabel.
• Dengan mengusung keunggulan dalam kepraktisan,
efesiensi dan efektifitas, rupanya jaringan nirkabel
ini telah berhasil memuaskan para pemakainya saat
ini.
Teknologi Jaringan Selular
• Teknologi jaringan selular berevolusi dari analog
menjadi sistem digital, dari circuit switching menjadi
packet switching.
• Evolusi teknologi selular terbagi menjadi:
• 1G: AMPS (Advanced Mobile Phone System)
• 2G: GSM (Global System for Mobile Communication)
• 2.5G: GPRS (General Packet Radio System)
• 3G: UMTS (Universal Mobile Telecommunication
System)
• 3.5G: HSDPA (High Speed Downlink Packet Access)
• 4G: LTE (Long Term Evolution)
Cellular Evolution and 3G Roadmap.
1G: AMPS (Advanced Mobile Phone System)
• Generasi pertama ditandai dengan adanya teknologi AMPS
(Advanced Mobile Phone System). AMPS digolongkan dalam
generasi pertama teknologi telekomunikasi bergerak yang
menggunakan teknologi analog dimana AMPS bekerja pada
band frekuensi 800 Mhz dan menggunakan metode akses FDMA
(Frequency Division Multiple Access).
• Teknologi ini mulai digunakan tahun 1970 seiring penemuan
mikroprosesor untuk komunikasi nirkabel. Tapi, meningkatnya
jumlah pelanggan tidak bisa ditampung generasi pertama.
Teknologi 1G hanya bisa melayani komunikasi suara.
2G: GSM (Global System for Mobile Communication)
Arsitektur Jaringan GSM
• MS (Mobile System)
Terdiri dari mobile phone. Dilengkapi dengan smartcard
yang dikenal dg SIM (Subscriber Identity Modul), berisi
identitas pelanggan.
• BSS (Base Station System)
Merupakan bagian dari jaringan yang menyediakan
interkoneksi dari MS ke peralatan dasar switching.
• NSS (Network Switching System)
Berfungsi sebagai switching pada jaringan GSM,
manajemen jaringan dan sebagai antarmuka antara
jaringan GSM dan jaringan lainnya.
• OMS (Operation and Mantainance System)
Bagian ini mengizinkan network provider untuk
membentuk dan memelihara jaringan dari lokasi sentral.
BSS (Base Station System)
BSS terdiri dari tiga perangkat yaitu:
a. BSC (Base Station Controller): Membawahi 1 atau lebih
BTS serta mengatur trafik yg datang dan pergi dari BSC
menuju MSC atau BTS.
b. BTS (Base Transceiver Station): Perangkat pemancar
dan penerima yang memberikan pelayanan radio
kepada MS
c. Transcoder: Translasi MSC dari 64 Kbps menuju 16
Kbps dan juga untuk efisiensi kanal trafik
NSS (Network Switching System)
Komponen NSS pada jaringan GSM terdiri dari:
 MSC (Mobile Switching Center)
Didesain sebagai switch ISDN (integrated service digital network) yg
dimodifikasi agar berfungsi untuk jaringan selular. MSC juga dapat
menghubungkan jaringan selular dengan jaringan fixed.
 HLR (Home Location Register)
Database yang berisi data-data pelanggan tetap, seperti layanan penggalan,
layanan tambahan dlsb.
 VLR (Visitor Location Register)
Database yang berisi informasi sementara mengenai pelanggan, terutama
menangani lokasi dari pelanggan pada cakupan area jaringan.
 AuC (Authentication Center)
Database yang menyimpan informasi rahasia yang disimpan dalam bentuk
format kode. AuC digunakan untuk mengontrol penggunaan jaringan yg sah
dan mencegah pelanggan yang melakukan kecurangan.
 EIR (Equipment Identity Register)
Database terpusat yang berfungsi untuk validasi IMEI (International Mobile
Equipment Identity)
GSM Contd……
• GSM technology was introduced to the public in 1990s in Europe.
GSM was developed to support the communication service with good
quality of sound, low cost, international roaming, and many terminal
devices which was compatible with Integrated Services Digital
Network (ISDN).
• Theoretically, the transfer rate for GSM is 14.4 kbps, whereas the
actual data transfer rate is only 9.6 kbps
• GSM technology has served more than 80% of the mobile market in
the world making it the most ubiquitous technology for cellular
networks standard.
• the Base Station Controller (BSC) on the network subsystem
commonly controls over 70 Base Transceiver Stations (BTSs)
• One of the most popular GSM network services is SMS in which the
subscribers are allowed to exchange only short text messages
• Two additional network components in the GSM network architecture
are SMS centre and the email gateway
GSM Contd……
• Keterbatasan kanal frekwensi merupakan masalah utama
dalam komunikasi wireless selular. Beberapa subscriber
dalam satu sel BTS harus dapat menempati kanal
frekwensi yang terbatas secara bersamaan.
• Terdapat beberapa teknik untuk menempatkan beberapa
subscriber dalam satu kanal frekwensi dan melakukan
kegiatan komunikasi tanpa saling melakukan interference
(gangguan). Teknik ini yang disebut sebagai akses jamak.
• Terdapat beberapa teknik akses jamak, yaitu:
 FDMA (Frequency Division Multiple Access)
 TDMA (Time Division Multiple Access)
 CDMA (Code Division Multiple Access)
FDMA (Frequency Division Multiple Access)
• FDMA membagi slot frekwensi menjadi kanal-kanal kecil yang
bandwidthnya sama, yang kemudian digunakan secara
individual oleh user.
• Setiap user yang satu dengan yang lainnya tidak terjadi saling
interferensi.
• FDMA digunakan pada jaringan 1G dan dilanjutkan pada
teknologi jaringan 2G dengan kombinasi TDMA.
• 1G hanya menggunakan FDMA yang mengalokasikan setiap
user dengan frekwensi yang berbeda.
• Tingkat keamanan sangat rendah dan alokasi frekwensi
terbatas.
• Apabila frekwensi sudah penuh, maka tidak memungkinkan
adanya penambahan user baru.
TDMA (Time Division Multiple Access)
• Pada TDMA, kanal frekwensi tidak secara permanen
didedikasikan kepada mobile user secara individual, tetapi
digunakan secara bersama-sama dengan user lain hanya
dengan waktu yang berbeda.
• Perbedaan waktu tersebut dibagi menjadi bagian-bagian yang
dinamakan TDMA timeslot, yang kemudian akan diberikan
secara individual kepada mobile user.
• Sistem TDMA digunakan dalam sistem jaringan selular GSM
CDMA (Code Division Multiple Access)
• Pada CDMA, setiap mobile user tidak akan dibedakan oleh
frekwensi ataupun waktu, tetapi menurut kode yang unik.
• Base station dan mobile user harus mempunyai kemampuan
untuk mengidentifikasi kode dan membaca informasi yang
terdapat didalamnya
• Informasi dari user diubah dari sinyal narrowband yang sempit
menjadi sinyal wideband yang lebar, dengan mengalikan
dengan kode frekwensi tinggi yang disebut chiprate.
• Kemudian sinyal wideband tersebut ditransmisikan melalui
jaringan radio, pada sisi penerima setelah sinyal wideband
tersebut diterima, kode diterjemahkan kembali menjadi
informasi awal dengan mengalikannya kembali dengan kode
frekwensi tinggi semula.
• Sistem CDMA ini digunakan pada akses jamak sistem 3G
(UMTS)
2.5G: GPRS (General Packet Radio System)
2.5G: GPRS (General Packet Radio System)
 Jaringan GPRS adalah hasil pengembangan dari GSM yang digunakan
untuk pelayanan data melalui mobile telephone seperti wireless Internet,
and multimedia service via mobile devices.
 GSM menggunakan Circuit Switched Protocol (CSP) sedangkan GPRS
adalah berdasarkan pada the packet-switched wireless protocol.
 Theoretically, the data rate can reach 171.2 kbps and the actual data
rate can be approximately 115 kbps.
 Secara teori, da
 GPRS is a technology that is “always on”, meaning that the user is
always connected and does not need to dial up to gain the connection
again.
 The total cost will be charged based only on the amount of data
transmitted
 GPRS technology enables accessing of the Internet via mobile
telephone.
 GPRS is developed using GSM technology and therefore the speed of
data for Internet connection using GPRS is not quite satisfactory.
Arsitektur GPRS
 GGSN (Gateway GPRS Support Node)
 GGSN berfungsi dalam menyediakan fasilitas internetworking dengan
eksternal packet switch network dan dihubungkan dengan SGSN via
internet protocol (IP).
 GGSN berperan sebagai antarmuka logic bagi packet data standar
(PDN).
 SGSN (Serving GPRS Support Node)
 Fungsi SGSN sama seperti fungsi MSC pada jaringan GSM yang
berfungsi dalam mobility management, kompresi data, paging,
perhitungan trafik, charging, security, dan mengatur proses pengaksesan
data.
 PCU (PacketControl Unit)
 PCU diletakkan dalam BSC sebagai bagian dari Base station subsystem.
PCU bertanggung jawab atas semua protokol radio GPRS dan
komunikasi dengan SGSN.
 GPRS Register (Gr)
 Gr merupakan antarmuka antara SGSN dan HLR. Gr berfungsi untuk
menyimpan informasi routing dan memetakan IMSI (International Mobile
Subscriber Identity) ke alamat-alamat protokol jaringan PDN.
3G: UMTS (Universal Mobile Telephone Standard)
3G: UMTS (Universal Mobile Telecommunication System)
• Generasi 3 atau 3G merupakan teknologi terbaru dalam dunia
seluler.
• Generasi ini lebih dikenal dengan sebutan WCDMA (Wideband Coded Division Multiple Access).
• Kecepatan transmisi data yang ditawarkan hingga mencapai 2
Mbps untuk fixed user dengan lebar bandwidth 5 Mhz.
• Salah satu contoh layanan yang paling terkenal dalam 3G adalah
video call dimana gambar dari teman kita bicara dapat dilihat
dari handphone 3G kita.
• Layanan lain adalah , video conference, video streaming, baik
untuk Live TV maupun video portal, Video Mail, PC to Mobile,
serta Internet Browsing.
3G: UMTS (Universal Mobile Telecommunication System)
• UMTS merupakan salah satu evolusi generasi ketiga dari
jaringan mobile dari standar Eropa yaitu 3GPP.
• UMTS dikembangkan oleh IMT-2000 framework yang
merupakan salah satu bagian dari program ITU.
• 3G networks need better audio quality and a higher data
rate.
• The user is allowed to get varied bandwidth according to
the user demand which is one of the excellent features of
UMTS networks.
• The data scheduling packet depends on the network
capacity and hence it is more efficient than GSM networks
which depend on the timeslot capacity.
3.5G: HSDPA (High Speed Downlink Packet Access)
 HSDPA merupakan evolusi dari UMTS, sehingga arsitektur
jaringan HSDPA tetap menggunakan arsitektur jaringan UMTS.
 Teknologi 3.5 G atau disebut juga super 3G merupakan
peningkatan dari teknologi 3G, terutama dalam peningkatan
kecepatan transfer data yang lebih dari teknologi 3G (>2 Mbps)
sehingga dapat melayani komunikasi multimedia seperti akses
internet dan video sharing.
 The main goal of HSDPA is to improve the maximum user
throughput for the packets data transmission from the downlink
side and reduce the packet transmission delay.
Konfigurasi Jaringan HSDPA
Skema struktur jaringan HSDPA secara umum terdiri dari :
• UE ( Unit Equipment )
Merupakan perangkat atau terminal pada sisi pelanggan yang berupa
headset untuk mengirim dan menerima informasi.
• Node B ( Base Transceiver Station )
Merupakan perangkat untuk mengkonversi aliran data antara interface
Uu dan Iub, juga berperan dalam radio resource management.
• RNC ( Radio Network Controller )
Radio Network Controller (RNC) di GSM disebut BSC : bertanggung
jawab untuk mengontrol sumber radio dalam jaringan (satu atau lebih
Node B terhubung ke RNC). Suatu RNC yang dengan beberapa Node
B membentuk Radio Network Subsystem (RNS)
• Core network, terdiri dari beberapa bagian :
Serving GPRS Support Node (SGSN) : berfungsi sama halnya seperti
MSC/VLR tetapi secara khusus digunakan untuk servis Packet
Switched (PS).
Gateway GPRS Support Node (GGSN) : berfungsi sama halnya
seperti GMSC tetapi berhubungan dengan servis-servis PS.
4G: LTE (Long Term Evolution)
• Pada teknologi 4G akan berbasis IP yang mampu mengintegrasikan
seluruh sistem dan jaringan yang ada.
• sebuah standar komunikasi akses data nirkabel tingkat tinggi yang
berbasis pada jaringan GSM/EDGE dan UMTS/HSPA
• Kecepatan akses yang dapat diberikan pada teknologi 4G berkibar
antara 100Mbps sampai 1 Gbps, baik di dalam ruangan maupun di
luar ruangan dengan QoS (Quality of Service) yang terjamin baik,
sistem keamanan yang terjamin, dan penyampaian informasi yang
real-time, dimanapun dan kapanpun.
• Teknologi 4G diharapkan dapat memenuhi kebutuhan aplikasi
nirkabel, seperti mobile TV, HDTV, serta digital video broadcasting.
• LTE pertama kali diluncurkan oleh TeliaSonera di Oslo dan Stockholm
pada 14 Desember 2009. LTE adalah teknologi yang didaulat akan
menggantikan UMTS/HSDPA. LTE diperkirakan akan menjadi
standarisasi telepon selular secara global yang pertama.
Evolusi 3GPP
Evolusi Teknologi Telekomunikasi Selular
Klasifikasi layanan mobile pada LTE
Klasifikasi layanan mobile pada LTE (Lanjutan)
Any Question?
Evaluasi Presentasi
1. Pembagian tugas pada saat presentasi sudah baik (semua
anggota diberikan kesempatan) untuk mempresentasikan
makalah sehingga semua anggota dituntut untuk menguasai
materi.
2. Presentasi yang baik akan memberikan impression dan
feedback yang baik pula.
3. Menganalisa journal ini bertujuan untuk membiasakan
mahasiswa mendapatkan ide penelitian dari penelitian yang
sudah ada seperti untuk tugas akhir.
4. Dengan terbiasa menganalisa journal/paper, mahasiswa bisa
mengetahui system yang sudah ada (state of the art) sehingga
memberikan
peluang
bagi
mahasiswa
untuk
mengembangkannya.
5. Kesempatan mengembangkan penelitian untuk studi lanjut S2
atau S3 sangat terbuka.
Cellular Systems
• Sistem komunikasi yang digunakan untuk
memberikan layanan jasa telekomunikasi bagi
pelanggan bergerak.
• Disebut
sistem
cellular
karena
daerah
layanannya dibagi-bagi menjadi daerah yang
kecil-kecil yang disebut CELL.
• SIFAT : Pelanggan mampu bergerak secara
bebas di dalam area layanan sambil
berkomunikasi
tanpa
terjadi
pemutusan
hubungan.
Konsep Telepon Selular (lanjutan)
• Suatu area (kota misal), dibagi
menjadi beberapa sub area (sel)
• Setiap sel berukuran rata-rata 26
km2
• Ruang lingkup suatu sel berbentuk
hexagon dan membentuk suatu
hexagon grid besar.
• Oleh karena ponsel dan base
station menggunakan transmiter
bertenaga rendah, frekuensi yang
sama dapat digunakan ulang pada
sel yang tidak berdekatan
• Setiap sel memiliki sebuah base
station yang terdiri dari tower dan
bangunan kecil berisi perangkat
radio (1 BSC mengontrol sekitar 70
BTS)
Arsitektur Sistem Selular
Sel
• Unit dasar sistem selular
• Ukuran sel tergantung
pada area
Cluster
• Sekumpulan sel
• Tidak ada channel
frekuensi yang digunakan
ulang
Area Splitting
• Membagi satu sel menjadi beberapa subsel
• Tujuan: membagi suatu area yang terlalu padat
agar layanan dapat masih tersedia
Prinsip kerja jaringan seluler
Tantangan dari Mobile Computing
• The need for “information anywhere anytime” has been a driving
force for the increasing growth in Web and Internet technology,
wireless communication, and portable computing devices.
• The field of mobile computing is the merger of these advances in
computing and communication with the aim of providing
seamless (mulus) computing environment for mobile users.
• Mobile computing environments are characterized by severe
resources constraints and frequent changes in operating
conditions. Mobile computing is gaining wide acceptance due to
the rapid enhancement in wireless communication technologies.
• Wireless communication faces more obstacles than wired
communication because the surrounding environment interacts
with the signal, blocking signal paths and introducing noise and
echoes.
• Wireless communication is characterized by lower bandwidths,
higher error rates, and more frequent spurious disconnections.
Research Issues in Mobile Computing
• Wireless Communications
 Quality of connectivity
 Bandwidth limitations
• Mobility
 Location transparency
 Location dependency
• Portability
 Power limitations
 Display, processing, storage limitations
MOBILE COMPUTING CONSTRAINTS
1. Mobile devices constraints
2. Networks Constraints
3. Mobility Constraints
• Physical space movement: in this space is
when a user changes his/her physical location.
• Information space: consists of a large number
of applications and data files scatter (menyebar)
in the Internet.
• Connection space: is the huge network of links
that connect between various computer
platforms.
LIMITATIONS OF MOBILE COMPUTING
1.
2.
3.
4.
5.
Insufficient Bandwidth
Security Standards
Power consumption
Transmission interferences
Potential health hazards (Potensi bahaya
kesehatan-sering adanya kecelakaan)
ADVANTAGES AND CATEGORIES OF
MOBILE COMPUTING
M the need for mobility
O the need to improve operations
B the need to break business barriers
(hambatan)
I the need to improve information quality
L the need to decrease transaction lag
(kelambatan)
E the need to improve efficiency
CHALLENGES OF MOBILE COMPUTING
•
•
•
•
•
Disconnection
Low Bandwidth
High bandwidth variability
Heterogeneous network
Security risks
Mobile computing is a technology that enables access Computing to
digital resources at any time, from any location. From a narrow viewpoint,
mobile computing represents a convenient addition to wire-based local
area distributed systems. Taken more broadly, mobile computing
represents the elimination of time-and-place restrictions imposed
(dibebankan) by desktop computers and wired networks.
Permasalahan Keamanan dalam Komputasi Bergerak
Untuk membangun sistem keamanan informasi, kita perlu menjawab
beberapa pertanyaan berikut:
• Siapa musuhnya?
• Apa yang rentan? Bagian-bagian area mana terdapat kelemahan
dalam sistem tersebut.
• Eksploitasi apa yang mungkin mungkin terjadi dari kerentanan ini
akibat dari adanya serangan tersebut?
• Apa yang perlu perlindungan khusus?
• Untuk melindungi aset kita, kita perlu membangun sistem
keamanan. Berapa biaya sistem keamanan dalam hal uang, sumber
daya, dan waktu?
• ketika sistem keamanan dikerahkan, sampai sejauh mana akan
mempengaruhi keterbukaan dan menambah ketidaknyamanan?
• Apakah pencegahan lebih baik daripada mengobati? Jika
pencegahan mahal atau tidak praktis, strategi apa untuk
memulihkan kerugian yang mengikuti serangan
Jenis-Jenis Serangan
Jenis-Jenis Serangan (2)
Pihak yang tidak berhak memasukkan objek palsu ke dalam sistem, misalnya,
seseorang yang meniru dan memasukkan pesan palsu dalam sebuah
jaringan.
Jenis-Jenis Serangan (3)
Aset dihancurkan atau dibuat tidak dapat digunakan. Serangan ini
adalah serangan terhadap ketersediaan. Serangan ini dapat berada di
aset statis atau aset dinamis. Misalnya: memotong jalur komunikasi
atau membuat router sangat sibuk sehingga pengguna tidak dapat
menggunakan server dalam jaringan. Ini semua adalah serangan
“Denial of Service Attack”.
Any Question?