Saturday, June 27, 2015

Pengukuran Performansi LTE - Bagian 3

CSFB Preparation Success Rate
CSFB Preparation Success Rate KPI menunjukan persiapan success rate pada CS Fallback dari EUTRAN (LTE) ke inter-RAT Network (3G atau 2G). Berikut ilustrasi terkait CSFB saat idle mode:



Gambar 1. CSFB preparation success rate untuk idel mode

Untuk idle mode CSFB preparation attempt dimulai dari point A setelah eNodeB menerima pesan INNITIAL CONTEXT SETUP REQUEST (with CS Fallback Indicator) dari MME dan menentukan bahwa permintaan di trigger oleh service voice. 

Untuk CSFB dalam kondisi RRC_Connected Mode, CSFB preparation attempt dimulai dari point A setelah eNodeB menerima pesan dari MME yaitu UE CONTEXT MODIFICATION REQUEST (with CS Fallback), dan juga ditrigger oleh service voice. Jumlah yang sukses pada CSFB preparation ada pada point C, dimana eNodeB sukses merespon yaitu pesan UE CONTEXT MODIFICATION RESPONSE untuk permintaan service voice. Berikut ilustrasinya:


Ganbar 2. CSFB preparation success rate untuk dedicated mode

Berikut definisi CSFB Preparation Success Rate :


Tabel 1. Definisi CSFB preparation success rate

Service Integrity
Service integrity KPI menunjukan dampak E-UTRAN pada kualitas layanan yang diberikan kepada user. Service integrity  dapat dihitung untuk sel atau radio network. Service integrity KPI yang sering digunakan adalah Cell Downlink Average Throughput dan Cell Uplink Average Throughput.

Cell Downlink Average Throughput 
Cell downlink average throughput KPI menunjukan rata-rata downlink throughput dalam sel ketika data ditranfer pada arah downlink. Berikut definisi Cell Downlink Average Throughput:


Tabel 2. Definisi Cell downlink average throughput


Cell Uplink Average Throughput 
Cell uplink average throughput KPI menunjukan rata-rata uplink throughput dalam sel ketika data ditranfer pada arah uplink. Berikut definisi Cell Uplink Average Throughput:


Tabel 3. Definisi Cell uplink average throughput

Utilization
Utilization KPI digunakan untuk mengevaluasi kapabilitas, seperti kapabilitas untuk memenuhi kebutuhan trafik dalam kondisi tertentu. Berikut Utilization KPI yang sering digunakan: Resource Block Utilization Rate, Average CPU Load, Radio Network Unavailability Network.

Resource Block Utilization Rate
Resource Block Utilization Rate KPI terdiri dari dua sub-KPI yaitu Uplink Resource Block Utilization Rate dan Downlink Resource Block Utilization Rate. Kedua KPI tersebut menunjukan DL dan UL RB Utilization saat jam-jam sibuk pada sel atau radio network. Berikut definisi RB Utilization Rate:


Tabel 4. Definisi Resource Block (RB) Utilization Rate

Average CPU Load
Averge CPU Load KPI menunjukan penggunaan CPU selama jam sibuk. Berikut definisinya:


Tabel 5. Definisi CPU Load

Radio Network Unavailability 
Radio network unavailability rate KPI menunjukan persentase waktu ketika sel pada radio network unavailable. KPI tersebut digunakan untuk mengevaluasi kerusakan pada performansi network yang disebabkan oleh unavailable cells pada radio network selama jam sibuk. Berikut definisinya:


Tabel 6. Definisi radio network unavailability

Wednesday, June 24, 2015

Pengukuran Performansi LTE - Bagian 2

Seperti kita bahas sebelumnya, bahwa pengukuran performansi LTE secara garis besar terbagi menjadi dua yaitu user perceived experience dan network KPI. Pada bagian-1, banyak dibahas tentang user perceived experience yang umumnya dilakukan langsung dengan drive test (area oudoor) atau walktest (area indoor).

Pada bagian-2 ini, akan kita bahas tentang network KPI atau biasa disebut eRAN KPI (evolved Radio Access Network Key Performance Indicator), yang mana digunakan untuk mengevaluasi performansi sistem LTE. Berikut KPI diklasifikasikan sebagai berikut:

Gambar 1. Klasifikasi KPI

Accessibility 
Accessibility KPI digunakan untuk mengukur probabilitas user saat mengakses network dan permintaan service dalam kondisi network beroperasi. Yang termasuk accessibility adalah RRC setup success rate, ERAB setup success rate, dan Call setup success rate.

RRC setup success rate
RRC setup success rate dihitung berdasarkan counter pada eNodeB ketika eNodeB menerima RRC connection request dari UE. Jumlah RRC connection attempt dikumpulkan oleh eNodeB pada pengukuran di titik A, dan jumlah RRC connection yang sukses di hitung pada titik C. Berikut ilustrasinya:


Gambar 2. Pengukuran RRC connection

Berikut adalah tabel yang menjelaskan definisi dari RRC setup success rate:


Tabel 1. Definisi RRC setup success rate

ERAB setup success rate 
ERAB setup success rate KPI menunjukan probabilitas keberhasilan ERAB untuk mengakses semua service termasuk VoIP dalam sel atau radio network. KPI ini dihitung berdasarkan counter ERAB connection setup attempt (titik A) dan successfull ERAB setup (titik B). Penjelasannya seperti diberikan pada ilustrasi berikut:


Gambar 3. Pengukuran ERAB

Tabel berikut menjelaskan definisi tentang ERAB success rate:


Tabel 2. Definisi ERAB success rate


Call Setup Success Rate
Call Setup Success Rate KPI mengindikasikan probabilitas keberhasilan call setup untuk semua service pada sel atau radio network. KPI ini dihitung berdasarkan perkalian antara RRC setup success rate KPI, S1 connection signalling success rate KPI, dan ERAB success rate KPI. Tabel dibawah ini menjelaskan definisi Call Setup Success Rate: 

Tabel 3. Definisi Call Setup Success Rate

Retainability
Retainability KPI menunjukan kemampuan network untuk mempertahankan service yang diminta oleh user selama durasi dimana pelanggan terhubung ke service. Yang termasuk retainability adalah call drop rate (VoiP) dan service drop rate (all).

Call drop rate 
Call drop rate KPI menunujukan call call rate pada service VoIP pada sel atau radio network. VoIP call drop muncul ketika VoIP ERAB release tidak normal. Setiap ERAB dikaitkan dengan informasi QoS. Biasanya QCI service VoIP adalah 1.

Berikut ilustrasi dua prosedur yang dilakukan untuk release ERAB yaitu : ERAB release indication dan UE context release request:

Gambar 4. ERAB release abnormal

Service drop rate 
Service drop rate KPI menunujukan call drop rate untuk semua service pada sel atau radio network, termasuk VoIP. Sama dengan KPI call drop rate KPI ini mengukur release abnormal pada EnodeB.

Berikut definisi untuk Service drop rate:


Tabel 4. Definisi Service Drop Rate

Mobility
Mobility KPI digunakan untuk mengevaluasi performansi mobilitas E-UTRAN, yang mana sangat kritikal buat user experience. Ada tiga kategori mobility KPI yang ditentukan berdasarkan tipe handovernya yaitu : intra-frequency, inter-frequency, dan inter RAT (Radio Access Technology).

Intra-Frequency Handover Out Success Rate 
Intra-Frequency Handover Our Success Rate KPI menunjukan intra-frequency handover success rate dari locall cell atau radio network ke intra-frequency neighboring cell atau radio network. Intra frequency HO termasuk sel dalam satu eNodeB atau juga beda eNodeB.

Skenario intra frequency HO diperlihatkan pada gambar berikut:

Gambar 5. Skenario intra-frequency HO-intra eNodeB

Perhitungan HO attempt ada pada point B. Ketika ENodeB mengirimkan pesan RRC connection reconfiguration ke UE, ia akan melakukan handover. ENodeB akan menghitung jumlah berapa kali HO tersebut attempt pada source cell. Perhitungan HO sukses ada pada point C. ENodeB menghitung jumlah HO tersebut pada source cell ketika ENodeB menerima pesan RRC connection reconfiguration cpmplete dari UE.

Berikut skenario intra frequency handover inter ENodeB:

Gambar 6. Skenario A intra frquency HO - inter ENodeB


Handover attempt terjadi pada point B, ketika source ENodeB (S-eNodeB) mengirimkan pesan RRC connection reconfiguration ke UE. Ia memutuskan untuk melakukan inter ENodeB HO. pada KPI ini, source dan target cell bekerja pada frequency yang sama. Jumlah HO tersebut yang attempt dihitung pada source cell.

Jumlah HO yang sukses terjadi pada point C. Selama proses HO, jumlah HO yang sukses diukur pada souce cell. Pengukuran ini muncul ketikan S-eNodeB menerima pesan UE context release dari target eNode B (T-eNodeB), atau UE context release command dari MME, yang menunjukan bahwa UE T-eNodeB telah sukses attach di T-eNodeB.

Berikut ilustrasi skenario B intra frequency HO - inter ENodeB:


Ganbar 7. Skenario B intra frquency HO - inter ENodeB

Berikut definisi Intra Frequency Handover Out Success Rate KPI;


tabel 5. Definisi intra frequency Handover Out Success rate

Inter-Frequency Handover Out Success Rate 
Inter frequency Handover Out Success Rate menunjukan inter frequency handover success rate dari local cell atau radio network ke inter frequency neighboring cell atau radio network. Untuk skenario perhitungannya sama dengan intra Handover, bedanya pada source cell berbeda frequency dengan target cell.

Berikut definisi Inter Frequency Handover Success Rate:

tabel 6. Definisi inter frequency Handover Out Success Rate

Inter-RAT Handover Out Success Rate (LTE to WCDMA)
Inter RAT Handover Out Success rate KPI menunjukan success rate HO dari LTE cell or radio network ke WCDMA cell.

Berikut skenario inter RAT handover out success rate:


Ganbar 8. Skenario Inter Frequency Hndover Out Success Rate

Berikut definisi untuk Inter RAT handover out success rate;

Tabel 7. Definisi inter RAT Handover Out Success Rate

Sunday, June 21, 2015

Pengukuran Performansi LTE

Dua aspek penting yang harus diperhitungkan selama proses optimasi performansi adalah:

  • User perceived experience: hal yang dirasakan langsung oleh pelanggan, seperti battery lifetime, speed data downlink dan uplink, seberapa lama melakukan call setup, dropcall experience
  • Network KPI: terkait indikator network yang ditargetkan seperti accessibility, retainability,  mobility, traffic growth, congestion.

Semua aktivitas optimisasi mengacu pada target KPI yang telah ditentukan. Target KPI ditentukan menyesuaikan dengan kriteria desain jaringan. Pada setiap fase optimasi jaringan, KPI yang berbeda digunakan untuk RF maupun service performance. Untuk sistem 4G, yang terkait KPI, baik user maupun network dapat kategorikan seperti pada tabel berikut:

Tabel 1. Kategori KPI

Berikut adalah RF KPI untuk LTE dan HSPA+:

Tabel 2. RF KPI LTE dan HSPA+

Tabel 2 diatas menunjukan kemungkinan terget dalam kondisi RF yang berbeda. Meskipun saat ini kita fokus ke sistem LTE, namun parameter pengukuran HSPA/HSPA+ menjadi referensi sebagai pembanding. Untuk RSRP (Reference Signal Received Power) pada LTE, dibandingkan dengan RSCP (Received Signal Code Power) pada UMTS. Begitu juga untuk RSRQ (Reference Signal Received Quality) pada LTE, dibandingkan dengan Ec/No (Energy chip to noise). Untuk CQI (Channel Quality Indicator) juga di bandingkan antara LTE CQI dan UMTS CQI.

Dalam kondisi good RF, RSRP dan RSCP lebih besar dari -50 dBm, artinya ada kesamaan nilai parameter antara LTE dengan UMTS. Begitu juga dalam kondisi medium RF dan poor RF. Untuk RSRQ dan EcNo perbedaan nilai parameter ada saat kondisi good RF dimana RSRQ lebih besar dari -8 dB, sedangkan untuk EcNo lebih besar dari -10 dB.


Untuk SINR (Signal to Interference Noise Ratio) hanya ada di LTE, dalam kondisi good RF, SINR lebih besar dari 20 dB, dalam kondisi medium RF, SINR diantara 10 dB dan 15 dB, dan kondisi poor RF, SINR lebih kecil dari 5 dB.

Untuk LTE CQI dan UMTS CQI, terdapat perbedaan nilai baik dikondisi good RF, medium RF, maupun poor RF. Perbedaan-perbedaan nilai parameter LTE dan UMTS dipengaruhi oleh beberapa hal, seperti bandwidth, output power, dan sebagainya.

Selama pengukuran RF, distribusi masing-masing KPI mewakili kondisi RF saat dimana posisi pengukuran berada, dan problem yg ada saat pengukuran. Dengan begitu, hasil pengukuran akan dipetakan untuk dilakukan analisa lebih lanjut, sebagai bahan untuk proses optimasi. Gambar berikut menunjukan probability density funtion (PDF) dan cumulative density function (CDF) pada pengukuran RSRP dan RSRQ:


Gambar 1. PDF-CDF RSRP


Gambar 2. PDF-CDF RSRQ

Dari gambar 1 terlihat padar area poor RF (dibawah -100 dBm), total ada sekitar 17 % dari keseluruhan sample pengukuran. Perlu dilakukan analisa lebih jauh apakah yang menyebabkan poor RF adalah dari hardware problem, obstacle gedung, ketinggian antena, tidak ada sel yang dominan, dan sebagainya.

Untuk RSRQ pada gambar 2, menunujukan poor RF masih dibawah 2 %, hal ini menunjukan kondisi RF masih rendah interferensi-nya. RSRQ dipengaruhi oleh data trafik dan load dalam sebuah sel. Dalam prakteknya, kualitas saluran dan kemampuan penerima untuk memecahkan kode data tidak hanya bergantung pada trafik data dari sel sendiri, tetapi juga trafik data dan interferensi dari neighbor cells. Oleh karena itu, pengukuran RSRQ adalah representasi yang baik dari kualitas sinyal serving cell, tetapi tidak perlu untuk channel quality. Seperti dijelaskan sebelumnya bahwa RSRQ dapat berfluktuasi dalam kondisi yang sama, tergantung pada trafik data yang bertambah atau berkurang dalam serving cell, dan tanpa harus ada perubahan dalam kemampuan penerima untuk memecahkan kode data (seperti channel quality Dengan demikian, ukuran RF tambahan di LTE adalah Signal to Interferemce Noise Ratio (SINR) yang digunakan untuk memberikan referensi yang kuat tentang channel quality. Gambar berikut menunjukkan distribusi SINR di rute mobilitas yang sama dimana RSRP dan RSRQ telah ditunjukkan sebelumnya.

Gambar 3. PDF-CDF SINR

Korelasi antara  RSRP, RSRQ, dan SINR menunjukkan bahwa serving cell mengalami load yang sangat rendah diwakili oleh RSRQ tapi dengan area yg low coverage yg ditunjukan oleh  RSRP dan SINR. Distribusi pada gambar 3 menunjukkan SINR CDF 16% dengan sampel 4 dB atau kurang, mewakili coverge yg didefinisikan dalam Tabel 1. Hal ini berkorelasi dengan baik dengan daerah poor RF RSRP di Gambar 1 (17% dari sampel yang menunjukkan kondisi sel poor RF). Dengan demikian, menyelesaikan kurangnya dominasi sel coverage di rute mobilitas ini, adalah cara yang mungkin untuk memperbaiki daerah RSRP rendah, yang pada gilirannya akan meningkatkan channel quality diwakili oleh SINR tersebut. Meningkatkan SINR sangat meningkatkan kapabilitas saluran downlink yang lebih baik.

Berikut gambar korelasi antara SINR dengan CQI dimana terlihat ada hubungan yang linier antara SINR dengan CQI.

Gambar  4. SINR vs CQI
CQI digunakan untuk menghitung kualitas saluran downlink saat digunakan untuk dynamic scheduling. CQI digunakan oleh scheduler jaringan untuk mendapatkan modulasi yang terbaik dan coding scheme (MCS) mencapai tingkat blok error (BLER) kurang dari10% . CQI efektif merepresentasikan MCS ketika UE dapat memanfaatkan dalam kondisi pengukuran RF. Dari drive test yang sama, dapat disimpulkan bahwa ada hubungan linear antara CQI dan dari SINR yang diukur, dalam kondisi load rendah, seperti yang diilustrasikan pada gambar 4 tersebut. 

CQI merupakan indikator kualitas saluran yang juga digunakan dalam HSPA+. Gambar berikut menunjukkan CQI untuk setiap sistem. CQI yang diukur dalam LTE memiliki Rata-rata indeks 9 sementara di HSPA+, indeks CQI rata-rata yang diperoleh di rute yang sama adalah 20.

Gambar 5. Pengukuran CQI LTE dan HSPA

Salah satu cara untuk memvalidasi pengukuran LTE CQI adalah dengan menghubungkan mereka dengan pengukuran CQI pada HSDPA. Efisiensi yang didukung dari dua system dapat diturunkan berdasarkan pada pengukuran CQI untuk patokan kualitas saluran antara dua sistem. Efisiensi didefinisikan dalam konteks modulasi dan coding rate. Lebih khusus, CQI direportkan oleh UE sesuai dengan disupport modulasi dan coding rate (yaitu, efisiensi spektral dalam bit per detik per hertz) yang dapat menerima dengan transport block error dengan probabilitas kurang dari 10%. 

Dalam kedua sistem, efisiensi yang lebih tinggi menyebabkan modulasi yang lebih tinggi dan coding rate yang lebih tinggi. Sebagaimana diatur dalam standar 3GPP, efisiensi LTE dari masing-masing indeks CQI ditunjukkan di Gambar 6. Demikian pula untuk HSPA + dan sesuai standar 3GPP, efisiensi berasal dari indeks CQI ditunjukkan pada Gambar 6 berikut:

Gambar 6. Efisiensi CQI pada LTE dan HSPA+

Gambar 6. di atas menunjukkan bahwa perkiraan rata-rata indeks CQI untuk sistem LTE dan HSPA+ (masing-masing diukur 9 dan 20) menghasilkan efisiensi rata-rata yang sama, sekitar 2,4 bps / Hz. Oleh karena itu, metode ini adalah point yang meyakinkan bahwa kondisi RF dan distribusi power untuk saluran data pada kedua sistem yang sangat dekat, yang menghasilkan rasionalisasi benchmarking dan validasi KPI.

Rute drive test digunakan untuk pengukuran RF biasanya dirancang untuk mencerminkan distribusi trafik yang diharapkan dan distrinusi area layanan. Rute harus berada dalam wilayah cakupan dimaksudkan, dengan mempertimbangkan kerugian penetrasi pada gedung yang sesuai dengan nilai-nilai perencanaan jaringan. Terakhir, benchmarking juga harus mempertimbangkan kemampuan perangkat. Memilih perangkat untuk uji lapangan yang cocok secara komersial, memastikan validitas target RF KPI. 3GPP mengklasifikasikan kemampuan perangkat dalam kategori dan teknologi yang berbeda seperti pada gambar berikut:


Gambar 7. Katgori UE untuk komersial

Friday, June 5, 2015

Mobility LTE - Dedicated Mode

Mobilitas UE dikendalikan oleh handover ketika status RRC connected. Dengan demikian tidak ada jenis UTRAN dengan status sebagai CELL_PCH dimana UE dalam keadaan RRC_CONNECTED. Handover di E-UTRAN didasarkan pada prinsip-prinsip berikut:Handover dikontrol oleh network. E-UTRAN memutuskan kapan untuk membuat handover dan apa target sel-nya.

Handover pada E-UTRAN berdasarkan prinsip sebagai berikut:


  1. Handover dikontrol oleh network. E-UTRAN memutuskan kapan untuk membuat handover dan apa target sel-nya.
  2. Handover berdasarkan pengukuran UE yang dikontrol oleh parameter yang diberikan E-UTRAN.
  3. Handover pada E-UTRAN ditargetkan tidak ada loss dengan menggunakan packet forwarding antara sumber dan target ENodeB.
  4. Koneksi S1 pada core network diupdate hanya ketika handover disisi radio telah lengkap. Core Network tidak mengontrol proses handover.

Berikut adalah ilustrasi prosedur intra frequency handover:


Gambar 1. Intra frequency Handover

Ketika sel target memenuhi batas threshold pengukuran, UE mengirimkan report pengukuran ke ENodeB. Kemudian ENodeB menetapkan koneksi signalling GTP (GPRS Tunneling Protocol) ke sel target. Setelah target ENodeB memiliki resource, sumber ENodeB mengirimkan perintah handover ke UE, kemudian UE bisa memindahkan koneksi radio dari sumber ke target ENodeB. Core network tidak menyadari dengan proses handover tersebut, namun koneksi core network akan diupdate. prosedur ini dinamakan Late Patch Switching.


Pengukuran Handover
Sebelum UE bisa mengirimkan report pengukuran, harus diidentifikasi oleh target sel. UE menidentifikasi sel menggunakan signal sinkronisasi. UE mengukur level signal menggunakan reference symbol. Tidak ada yang diperlukan UE pada E-UTRAN untuk membaca broadcast channel selama pengukuran handover. Berbeda dengan UE pada UTRAN, UE perlu melakukan decoding broadcast channel untuk mendapatkan urutan frame yang diperlukan untuk menyelaraskan transmisi soft handover di downlink. Ketika kondisi threshold terpenuhi, UE akan mengirimkan pengukuran handover ke ENodeB.

Automatic Neighbor Relation
Menjaga neighbourlist menjadi pekerjaan berat dalam jaringan selular, khususnya ketika banyak penambahan site-site baru. Missing neighbor menjadi alasan banyaknya kejadian drop call. UE pada E-UTRAN bisa mendeteksi intra-frequency neighbor tanpa neighbor list, unggul untuk manajemen network dan kualitas network yang lebih baik. 

Berikut ilustrasi automatic neighbor relation :


Gambar 2. Automatic Neighbor Identification

UE bergerak menuju sel baru dan mengidentifikasi PCI (Physical Cell Identity) berdasarkan signal sinkronisasi. UE mengirimkan report pengukuran ke ENodeB ketika report handover threshold terpenuhi. Namun ENodeB tidak meimliki koneksi X2 ke sel tersebut. PCI ID tidak cukup unik mengidentifikasi 504 PCI ID saat network memiliki puluhan ribu sel. Oleh karena itu, serving ENodeB meminta UE untuk decode global cell ID dari broadcast channel target sel. Global cell ID mengidentifikasi sel yang unik. Berdasarkan global cell ID serving ENodeB bisa menemukan alamat transport layer pada target sel menggunakan informasi dari MME dan membangun koneksi X2 sehingga serving ENodeB bisa melanjutkan proses handover. Koneksi X2 yang baru perlu dibuat dan beberapa koneksi lama yang tidak terpakai dapat dihapus ketika sel baru ditambahkan ke network.