OPEN ACCESS
Ind.
Journal on Computing Vol.
Issue.
April 2024.
doi:10.
34818/indojc.
ISSN 2460-9056
id/indojc Simulation of Mobile Network Implementation With srsLTE and OAI Moch.
Fahru Rizal #1.
Prajna Deshanta Ibnugraha #2.
Sandy Krisna Mukti #3.
Malik Abdul Aziz #4 # School of Applied Science.
Telkom University.
Bandung.
Indonesia mfrizal@telkomuniversity.
prajna@telkomuniversity.
sandykm@student.
malikabdulazis@student.
Abstract Open Air Interface is a telecommunications infrastructure development platform that aims to create an open source 4G/5G telecommunications network.
This technology can replace commercial 4G/5G network infrastructure and or interconnect with existing 4G/5G cellular networks.
This study aims to create test-beds of 4G OAI and srsLTE in a limited non-commercial scope, using USRP B205-mini and B210 which runs 4G standard cellular services using a single-site scheme.
The results of srsLTE and OAI integration have adequate performance in power of -32.
6 dBm and a Power to Signal Ratio of 19.
54 dB.
Keywords: Open Air Interface, srsLTE.
EPC, 4G Test-bed Abstrak Open Air Interface merupakan platform pengembangan infrastruktur telekomunikasi yang bertujuan menciptakan jaringan telekomunikasi 4G/5G yang bersifat opensource.
Teknologi ini mampu menggantikan infrastruktur jaringan 4G/5G komersial dan atau melakukan interkoneksi dengan jaringan seluler 4G/5G yang sudah ada.
Penelitian ini bertujuan untuk melakukan implementasi test-bed 4G OAI dan srsLTE di lingkup terbatas non komersial dengan menggunakan USRP B205-mini dan B210 yang menjalankan layanan standar seluler 4G dengan skema singlesite.
Hasil pengujian dari infrastruktur tersebut mampu menghasilkan power sebesar -32.
6 dBm dan Power to Signal Ratio sebesar 19.
54 dB.
Kata kunci : Open Air Interface, srsLTE.
EPC, 4G Test-bed PENDAHULUAN elekomunikasi merupakan kebutuhan primer untuk saat ini.
Salah satu dukungan layanan telekomunikasi tersebut adalah infrastruktur.
Namun jangkauan infrastruktur telekomunikasi tersebut tidak selalu memiliki cakupan yang baik.
Hal tersebut dapat disebabkan oleh hambatan teknis, ekonomis ataupun lokasi yang Untuk menjawab tantangan tersebut, salah satu solusi yang dapat diusulkan adalah pembangunan infrastruktur telekomunikasi pada lingkungan non-komersil dan mandiri.
Hal tersebut menjadi tujuan dari penelitian ini dengan mengusulkan dan membuat implementasi test-beds single site 4G cellular services.
Komponen utama yang dapat dilibatkan dalam implementasi tersebut adalah OAI (Open Air Interfac.
dan srsLTE.
Komponen OAI menyediakan implementasi yang sesuai standar dari subset Rilis 10 LTE, termasuk elemen kunci dari jaringan seperti UE, eNB.
MME.
HSS.
SGw dan PGw pada peralatan komputasi standar berbasis Linux.
OAI adalah sebuah platform perangkat lunak sumber terbuka yang digunakan untuk Received on January, 2024.
Accepted on April, 2024 Ind.
Journal on Computing Vol.
Issue.
April 2024 pengembangan teknologi komunikasi nirkabel, terutama dalam konteks jaringan seluler seperti 4G (LTE) dan 5G .
Platform ini memungkinkan para pengembang untuk merancang, menguji, dan mengimplementasikan berbagai aspek protokol dan teknologi jaringan nirkabel dengan cara yang fleksibel.
Salah satu fitur utama dari OAI adalah sifatnya yang opensource.
Selain itu.
OAI memiliki arsitektur yang modular, sehinga pengguna dapat mengadaptasi komponenkomponen tertentu sesuai dengan kebutuhan pada lapisan fisik, lapisan kontrol akses media, atau protokol lapisan atas.
Jika dibandingkan dengan srsLTE.
OAI memiliki fitur lengkap dan memberikan kinerja yang baik, namun memiliki struktur kode yang agak rumit .
OAI pernah diterapkan dalam berbagai skema test-beds untuk riset maupun praktek pengajaran .
Studi kasus lain menunjukkan bahwa OAI dapat digunakan untuk mengimplementasikan, menguji, dan melakukan validasi terkait penjadwalan MAC dalam lingkungan terbatas.
Komponen yang lain yaitu srsLTE .
oftwarized radio system for LTE, saat ini berubah menjadi srsRAN.
) merupakan platform perangkat lunak opensource yang awalnya digunakan untuk mengimplementasikan dan menguji jaringan seluler 4G pada lingkungan terbatas.
Platform ini memberikan akses ke berbagai komponen jaringan seperti eNodeB .
ase statio.
dan EPC (Evolved Packet Cor.
srsLTE memiliki beberapa keunggulan antara lain kemampuan untuk beradaptasi dengan berbagai perangkat keras yang berbeda dan mendukung fitur LTE seperti VoLTE (Voice over LTE) dan MIMO (Multiple-Input.
Multiple-Outpu.
Upaya untuk membandingkan antar opensource software 4G/5G terdapat dalam thesis Takaam Sadeu .
maupun penelitian Reddy R et al .
tidak secara spesifik menyebutkan hybrid antara OAI dan srsLTE .
rsRAN) .
, .
Demikian pula artikel oleh Tichy J et al.
yang hanya spesifik melakukan pengujian untuk IoT .
Sedangkan penelitian yang membahas penggunaan test-bed untuk tujuan spesifik, riset keamanan misalnya pada paper Tichy J et.
De Britto et.
Al.
Issa Ali dan lain-lain .
, .
II.
ARSITEKTUR DAN METODE
Penelitian ini menggunakan beberapa perangkat yang diintegrasikan dengan logical addressing.
Arsitektur yang digunakan pada sistem yang diusulkan adalah sebagai berikut:
Gambar 1 Arsitektur Sistem Moch.
Fahru et al.
Simulation of Mobile Network.
eNB .
nhanced NodeB) adalah komponen utama base station dalam jaringan 4G.
eNB berfungsi mengatur komunikasi antar perangkat seluler seperti smartphone dan tablet dengan jaringan seluler.
Selain itu, eNB juga mengoptimalkan penggunaan spektrum dan memastikan kualitas layanan yang baik.
Hal tersebut melibatkan aktivitas manajemen alokasi frekuensi, pengendalian daya, dan proses hand-off antar sel eNB .
EPC (Evolved Packet Cor.
terdiri dari MME (Mobility Management Entit.
HSS (Home Subscriber Serve.
SGW (Serving Gatewa.
, dan PGW (Packet Data Network Gatewa.
EPC adalah bagian dari jaringan LTE yang mengelola komunikasi data dan suara antara perangkat seluler dan layanan internet.
MME
bertanggung jawab atas manajemen mobilitas perangkat seluler, sementara HSS menyimpan informasi pengguna dan autentikasi.
SGW dan PGW bertindak sebagai gerbang yang menghubungkan perangkat seluler dengan internet.
Proses komunikasi dimulai ketika perangkat seluler ingin terhubung ke jaringan.
MME
bertanggung jawab untuk mengelola permintaan ini dan menginisiasi proses autentikasi dengan bantuan HSS untuk memverifikasi identitas pengguna.
Setelah autentikasi berhasil.
MME mengarahkan perangkat seluler ke SGW yang akan mengontrol lalu lintas data antara perangkat seluler dan jaringan internet.
Selanjutnya.
PGW mengatur akses perangkat seluler ke layanan internet dan mengelola alamat IP perangkat seluler.
Selama sesi komunikasi.
MME terus memantau perangkat seluler dan mengelola perpindahan antar sel eNB.
SGW dan PGW memastikan pengiriman data yang efisien dan aman .
Penelitian ini membangun arsitektur dan melakukan analisa terkait dengan hasil implementasi secara Proses-proses tersebut dapat ditunjukkan pada diagram blok berikut:
Identifikasi kasus Pembangunan Scanning Optimasi parameter sistem Pengujian dan analisis hasil Gambar 2 Tahapan Proses Penelitian ini menggunakan skema single site untuk lingkungan terbatas sebagai studi kasus.
Scanning frekuensi dilakukan untuk melihat existing network dengan memperhatikan parameter cell_id.
Detect Ratio.
PSR (Power to Signal Rati.
dan Power .
Optimasi parameter sistem dilakukan untuk menghasilkan sinyal yang baik.
Parameter analisis untuk sistem yang dibangun juga menggunakan variabel yang sama dengan variabel scanning.
Untuk membatasi scope penelitian, maka konfigurasi hanya untuk single-site saja dan tidak termasuk aplikasi untuk multi-site .
andover misalny.
Implementasi test-bed juga dibatasi hanya untuk penggunaan riset dan pembelajaran .
isalnya untuk sistem komunikasi selule.
, dan tidak untuk kepentingan komersial.
Selain itu terdapat limitasi penggunaan frekuensi, sehingga power dari test-bed harus diatur supaya tidak mengganggu frekuensi komersial eksisting yang ada di site.
Ind.
Journal on Computing Vol.
Issue.
April 2024 i.
IMPLEMENTASI ARSITEKTUR TESTBEDS
Bagian ini membahas mengenai implementasi test-beds, konfigurasi dan tahapan instalasinya.
Arsitektur eNB dan EPC Tahapan pertama pada EPC adalah konfigurasi HSS untuk menyimpan data identitas user.
Paket tersebut sudah terintegrasi dengan mysql.
Konfigurasi pada HSS yaitu mengubah isi file hss.
conf yaitu pada nama user, password dan nama databasenya.
Penambahan identitas IMSI.
IMEI dan OPC dilakukan pada tahapan ini juga.
Setelah selesai.
HSS certificate dapat di generate.
Langkah berikutnya adalah instalasi MME yang berfungsi sebagai kontrol utama pada paket HSS.
Setelah itu MME certificate dapat di generate.
Konfigurasi koneksi antara IP EPC dan IP eNb juga dilakukan di mme.
conf pada tahapan ini.
Langkah pengujian koneksi intra HSSMME ditunjukkan dalam gambar 5 dibawah.
Gambar 3 Uji Koneksi HSS dan MME Konfigurasi eNb dilakukan secara paralel dengan instalasi UHD sehingga dapat terkoneksi ke USRP.
Langkah berikutnya adalah instalasi Ex-MIMO driver, yaitu driver dari antena perangkat keras USRP B210 agar antena dapat beroperasi pada mode MIMO.
Instalasi OAISIM dilakukan supaya monitoring dapat terjadi meski tanpa konektivitas langsung dengan perangkat.
OAISIM tidak diperlukan jika menggunakan UE untuk pengujian fisik.
Setelah konfigurasi eNb dan EPC selesai, maka dilakukan uji koneksi antara kedua subsistem untuk memastikan keduanya bekerja secara bersamaan.
Uji koneksi dilakukan dengan ping dan traceroute antara IP eNb dan IP EPC.
Gambar 4 Uji Koneksi eNb-EPC Gambar diatas menunjukkan eNB dan EPC sudah bisa berkomunikasi satu sama lain.
IP eNB 82/24, dan IP EPC 192.
62/24.
Untuk memastikan konektivitas dapat dilakukan dengan cat log sctp antara eNB dan EPC.
Flowchart Sistem Moch.
Fahru et al.
Simulation of Mobile Network.
Proses konfigurasi dan tahapan instalasi secara lengkap dapat dilihat pada gambar 6 dibawah.
Gambar 5 Tahapan Konfigurasi Testbed eNB .
dan EPC .
IV.
PENGUJIAN DAN HASIL
Ind.
Journal on Computing Vol.
Issue.
April 2024 Untuk pengujian diperlukan perangkat penerima, dalam hal ini adalah srsLTE pada UE.
Langkah instalasi pertama adalah instalasi srsGUI dan srsLTE packages.
Setelah itu koneksi ke eNb dan uji transmit.
Gambar dibawah menunjukan konektivitas antara srsLTE dan OAI.
Pengujian terhadap interkoneksi EPC dan eNb menghasilkan delay rata-rata 0,243 ms dengan 0% packet loss.
Gambar 6 Konfigurasi Tx-Rx Menggunakan USRP B210 Pengujian Monitoring Frekuensi Komersial Pada /pdsch_ue Aef 2300000000 untuk melakukan scan pada frekuensi 4G 2300 MHz pada lokasi pengujian.
Perintah tersebut menghasilkan data sebagai berikut.
Gambar 7 Hasil Scan Frekuensi Komersial Dari capture jaringan mobile di atas, dapat disimpulkan beberapa data berikut:
Cell ID adalah nomor pengenal sel yang unik.
Dalam hal ini.
Cell ID-nya adalah 402.
CP atau Cyclic Prefix menunjukkan kondisi frekuensi.
Nilai CP normal berarti frekuensi tersebut dalam kondisi normal dan dapat digunakan untuk transmisi data.
Detect Ratio menunjukkan kemudahan frekuensi untuk terdeteksi.
Nilai Detect Ratio 33% berarti frekuensi tersebut dalam keadaan tidak mudah untuk terdeteksi.
PSR atau Power to Signal Ratio menunjukkan kekuatan sinyal.
Nilai PSR 1.
04 dB berarti mendapatkan power untuk menguatkan sinyal sebesar 1.
04 dB.
Power menunjukkan kekuatan sinyal secara keseluruhan.
Nilai power -94.
3 dBm berarti kekuatan sinyal yang ada pada frekuensi tersebut dalam keadaan kurang baik karena di bawah threshold.
Threshold PSR menurut 3GPP TS 36.
adalah -100 dBm .
Threshold ini bertujuan untuk memastikan bahwa sinyal yang diterima oleh UE cukup kuat untuk dapat diproses dengan baik dan menghasilkan data yang dapat dibaca.
PSR adalah parameter yang mengukur kekuatan sinyal yang diterima oleh UE untuk layanan Parameter ini mirip dengan RSRP, tetapi PSR hanya mengukur kekuatan sinyal untuk layanan paket.
Jika nilai PSR berada di bawah threshold, maka UE mungkin tidak dapat membangun koneksi atau mengalami masalah dalam berkomunikasi untuk layanan paket.
Selain threshold yang ditentukan oleh 3GPP, operator seluler juga dapat menetapkan threshold sendiri berdasarkan faktor-faktor seperti ukuran sel, karakteristik antena, dan tingkat kualitas layanan (QoS) yang diinginkan.
Pengujian Transmit-Receive OAI Moch.
Fahru et al.
Simulation of Mobile Network.
Dengan skema pengujian pada Gambar 7, maka transmitter OAI dilakukan dengan syntax .
/pdsch_enb Aef 180000000 dan pada receiver diberikan syntax .
/pdsch_ue Aef 1800000000 untuk menangkap frekuensi yang sudah dikirimkan eNb.
Gambar 8 Hasil Transmit-Receive OAI Beberapa data parameter yang didapat dari pengujian TX-RX OAI, yaitu :
Cell_id 0 CP atau Cyclic Prefix normal DetectRatio 100% .
rekuensi tersebut mudah dikenali UE).
PSR atau Power to Signal Ratio 19.
54 dB Power sebesar -32.
6 dBm .
Pengujian dilakukan pada jarak 2m antara eNB dan UE Gambar 9 Hasil Print Scope Output srsLTE Hasil scope pada Gambar 10 diatas menunjukkan decoding PBCH (Physical Broadcast Channe.
berdasarkan nomor Cell_id 0.
PHICH (Physical Hybrid-ARQ Indicator Channe.
menunjukkan normal.
Ind.
Journal on Computing Vol.
Issue.
April 2024 SFN (System Frame Numbe.
ange SFN 0-1.
Decoding MIB dari SFN menghasilkan CFO.
PDCCH-Miss.
SNR dan PDSCH-BLER yang menunjukkan adanya pergeseran frekuensi offset sehingga mengakibatkan downlink control channel tidak diterima.
CFO bisa dihindari dengan memindahkan Tx sejauh 2m dari Rx.
Pengujian pada UE Pengujian pada UE dilakukan dengan menggunakan aplikasi NetVelocity dengan mengukur parameter A A A A RSRP (Reference Signal Received Powe.
RSRQ (Reference Signal Received Qualit.
SINR (Signal to Interference plus Noise Rati.
RSSI (Received Signal Strength Indicato.
RSRP
30,0 30,0 30,0 30,0
SINR
RSRQ
RSSI
Gambar 10 Pengujian pada UE Pengujian yang dilakukan, menghasilkan SINR rata-rata sebesar 28,2 db dengan RSSI tidak terdeteksi pada Sedangkan RSRP dan RSRQ rata-rata sebesar -76 db dan -4,83 db, nilai ini sudah memenuhi sesuai dengan standar 3GPP TS 36.
KESIMPULAN
Implementasi jaringan mobile pada skala simulasi dapat dibangun dengan melibatkan srsLTE dan OAI.
Tahapan yang digunakan untuk membangun jaringan mobile tersebut adalah design-prototyping-evaluationreview dan update.
Hasil dari pembangunan tersebut menunjukkan bahwa interkoneksi EPC dan eNb menghasilkan delay rata-rata 0,243 ms dengan 0% packet loss.
Pada TX-RX OAI.
Power to Signal Ratio yang dihasilkan adalah sebesar 19.
54 dB.
Power yang dihasilkan masuk dalam kategori bagus, yaitu sebesar -32.
dBm pada jarak 2m.
Sebagai pengembangan dari penelitian ini, dapat dilanjutkan dengan implementasi testbed pada skala yang lebih luas .
overage maupun capacit.
Test-bed yang dibuat dapat dikembangkan pula untuk melewatkan service yang beragam, misalnya edge-caching.
DAFTAR PUSTAKA