Global
System for Mobile Communications
Struktur
jaringan GSM
Sejarah
dan perkembangan :
Teknologi komunikasi selular sebenarnya sudah
berkembang dan banyak digunakan pada awal tahun
1980-an,
diantaranya sistem
C-NET yang dikembangkan di
Jerman dan
Portugal oleh
Siemens,
sistem
RC-2000 yang dikembangkan di
Perancis,
sistem
NMT yang dikembangkan di
Belanda dan
Skandinavia oleh
Ericsson,
serta sistem
TACS yang beroperasi di
Inggris.
Namun teknologinya yang masih
analog membuat
sistem yang digunakan bersifat
regional sehingga sistem antara negara satu
dengan yang lain tidak saling kompatibel dan menyebabkan mobilitas pengguna
terbatas pada suatu area sistem teknologi tertentu saja (tidak bisa melakukan
roaming antar negara).
Teknologi
analog yang
berkembang, semakin tidak sesuai dengan perkembangan masyarakat Eropa yang
semakin dinamis, maka untuk mengatasi keterbatasannya, negara-negara
Eropa membentuk sebuah organisasi pada tahun
1982 yang bertujuan untuk menentukan
standar-standar komunikasi selular yang dapat digunakan di semua negara
Eropa.
Organisasi ini dinamakan
Group Special Mobile (GSM).
Organisasi ini memelopori munculnya teknologi digital selular yang kemudian
dikenal dengan nama
Global
System for Mobile Communication atau
GSM.
GSM muncul pada pertengahan
1991 dan akhirnya dijadikan standar
telekomunikasi selular untuk seluruh Eropa oleh
ETSI (
European Telecomunication Standard
Institute). Pengoperasian GSM secara
komersil baru dapat dimulai pada awal kuartal
terakhir
1992 karena GSM merupakan teknologi yang
kompleks dan butuh pengkajian yang mendalam untuk bisa dijadikan standar. Pada
September 1992,
standar
type approval untuk handphone disepakati dengan
mempertimbangkan dan memasukkan puluhan
item pengujian dalam memproduksi GSM.
Pada awal pengoperasiannya, GSM telah
mengantisipasi perkembangan jumlah penggunanya yang sangat pesat dan arah
pelayanan per area yang tinggi, sehingga arah perkembangan teknologi GSM adalah
DCS (Digital Cellular System) pada alokasi frekuensi 1800
Mhz.
Dengan frekuensi tersebut, akan dicapai kapasitas pelanggan yang semakin besar
per satuan sel. Selain itu, dengan luas sel yang semakin kecil akan dapat
menurunkan kekuatan daya pancar handphone, sehingga bahaya
radiasi yang timbul terhadap organ kepala akan
dapat di kurangi. Pemakaian GSM kemudian meluas ke
Asia dan
Amerika, termasuk
Indonesia.
Indonesia awalnya menggunakan sistem telepon selular analog yang bernama
AMPS (Advances Mobile Phone System) dan
NMT (Nordic Mobile
Telephone).
Namun dengan hadir dan dijadikannnya standar sistem komunikasi selular membuat
sistem analog perlahan menghilang, tidak hanya di Indonesia, tapi juga di
Eropa.
Pengguna GSM pun semakin lama semakin bertambah. Pada akhir tahun
2005,
pelanggan GSM di dunia telah mencapai 1,5 triliun pelanggan. Akhirnya GSM
tumbuh dan berkembang sebagai sistem telekomunikasi seluler yang paling banyak
digunakan di seluruh dunia.
Spesifikasi Teknis
Di Eropa, pada awalnya GSM didesain untuk
beroperasi pada frekuensi 900 Mhz.
Pada frekuensi ini, frekuensi uplinks-nya
digunakan frekuensi 890–915 MHz , sedangkan frekuensi downlinksnyamenggunakan
frekuensi 935–960 MHz. Bandwith yang digunakan adalah 25 Mhz (915–890
= 960–935 = 25 Mhz), dan lebar kanal sebesar 200 Khz. Dari keduanya, maka
didapatkan 125 kanal,
dimana 124 kanal digunakan untuk suara dan satu kanal untuk sinyal. Pada
perkembangannya, jumlah kanal 124 semakin tidak mencukupi dalam pemenuhan
kebutuhan yang disebabkan pesatnya pertambahan jumlah pengguna. Untuk memenuhi
kebutuhan kanal yang lebih banyak, maka regulator GSM di Eropa mencoba menggunakan
tambahan frekuensi untuk GSM pada band frekuensi di range 1800 Mhz dengan frekuensi 1710-1785
Mhz sebagai frekuensi uplinks dan frekuensi 1805-1880 Mhz sebagai frekuensi
downlinks. GSM dengan frekuensinya yang baru ini kemudian dikenal dengan
sebutan GSM 1800, yang menyediakan bandwidth sebesar 75 Mhz (1880-1805 = 1785–1710
= 75 Mhz). Dengan lebar kanal yang tetap sama yaitu 200 Khz sama, pada saat GSM
pada frekuensi 900 Mhz, maka pada GSM 1800 ini akan tersedia sebanyak 375
kanal. Di Eropa, standar-standar GSM kemudian juga digunakan untuk komunikasi railway,
yang kemudian dikenal dengan nama GSM-R.
Arsitektur Jaringan
Secara umum, network
element dalam
arsitektur jaringan GSM dapat dibagi menjadi:
3.
Network
Sub-system (NSS),
4.
Operation and
Support System (OSS)
Secara bersama-sama, keseluruhan
network element di atas akan membentuk sebuah
PLMN (Public Land Mobile Network).
Mobile Station (MS) merupakan perangkat yang digunakan oleh
pelanggan untuk melakukan pembicaraan. Terdiri atas:
·
Mobile
Equipment (ME) atau handset,
merupakan perangkat GSM yang berada di sisi pengguna atau pelanggan yang
berfungsi sebagai terminal transceiver (pengirim dan penerima sinyal) untuk
berkomunikasi dengan perangkat GSM lainnya.
·
Subscriber
Identity Module (SIM) atau SIM Card, merupakan kartu yang
berisi seluruh informasi pelanggan dan beberapa informasi pelayanan. ME tidak
akan dapat digunakan tanpa SIM didalamnya, kecuali untuk panggilan darurat.
Data yang disimpan dalam SIM secara umum, adalah:
1.
IMMSI (International Mobile Subscriber
Identity), merupakan penomoran pelanggan.
2.
MSISDN (Mobile Subscriber ISDN), nomor
yang merupakan nomor panggil pelanggan.
Base Station System (BSS),
terdiri atas:
·
BTS Base Transceiver Station,
perangkat GSM yang berhubungan langsung dengan MS dan berfungsi sebagai
pengirim sinyal.
·
BSC Base Station Controller,
perangkat yang mengontrol kerja BTS-BTS yang berada di bawahnya dan sebagai
penghubung BTS dan MSC
Network Sub System (NSS),
terdiri atas:
·
Mobile
Switching Center atau MSC,
merupakan sebuah network element central dalam sebuah jaringan GSM. MSC sebagai
inti dari jaringan seluler, dimana MSC berperan untuk interkoneksi hubungan
pembicaraan, baik antar selular maupun dengan jaringan kabel PSTN,
ataupun dengan jaringan data.
·
Home Location
Register atau HLR,
yang berfungsi sebagai sebuah database untuk menyimpan semua data dan
informasi mengenai pelanggan agar tersimpan secara permanen.
·
Visitor
Location Register atau VLR,
yang berfungsi untuk menyimpan data dan informasi pelanggan.
·
Authentication
Center atau AuC,
yang diperlukan untuk menyimpan semua data yang dibutuhkan untuk memeriksa
keabsahaan pelanggan. Sehingga pembicaraan pelanggan yang tidak sah dapat
dihindarkan.
·
Equipment
Identity Registration atau EIR,
yang memuat data-data pelanggan.
Operation and Support System (OSS),
merupakan sub sistem jaringan GSM yang berfungsi sebagai pusat pengendalian,
diantaranya fault management,
configuration management, performance management, dan inventory management.
Frekuensi pada 3 Operator Terbesar di Indonesia
Keunggulan Teknologi Generasi ke - 2 (2G)
GSM, sebagai sistem telekomunikasi selular
digital memiliki keunggulan yang jauh lebih banyak dibanding sistem analog, di
antaranya:
·
Kapasitas
sistem lebih besar, karena menggunakan teknologi digital di mana penggunaan
sebuah kanal tidak hanya diperuntukkan bagi satu pengguna saja sehingga saat
pengguna tidak mengirimkan informasi, kanal dapat digunakan oleh pengguna lain.
·
Sifatnya yang
sebagai standar internasional memungkinkan roaming mancanegara
·
Dengan
teknologi digital, tidak hanya mengantarkan suara, tapi memungkinkan servis
lain seperti teks, gambar, dan video.
·
Keamanan sistem
yang lebih baik
·
Kualitas suara
lebih jernih dan peka.
·
Mobile (dapat
dibawa ke mana-mana)
Bagaimanapun, keunggulan GSM yang beragam
pantas saja membuatnya menjadi sistem telekomunikasi selular terbesar
penggunanya di seluruh dunia.
Alokasi untuk untuk
Hutchison (3) ada di pita 1900MHz, sampai sekarang penulis belum tau di kanal
berapa Huchison bekerja.Dalam tiap operator GSM biasanya memiliki divisi
Optimisasi yang bertugas untuk melakukan optimisasi jaringan GSM dengan cara
mengatur pola frekuensi re-use dalam jaringan. Frekuensi re-use dalam GSM
digunakan untuk menghindarkan interferensi dari dua BTS dengan frekuensi kerja
yang sama. Dengan mekanisme frekuensi re-use maka interferensi bisa dihindari. Dalam
teknologi GSM, pengguna jasa yang sedang melakukan pembicaraan akan diberi
alokasi 1 slot kanal untuk melakukan pembicaraan. Hal ini memungkinkan kita
memiliki kanal sendiri saat sedang berbicara tanpa bisa diganggu oleh pengguna
lain. Namun, dengan demikian maka jumlah kanal yang tersedia akan terbatas dan
berakibat jumlah pembicaraan (user) yang mampu dilayani oleh suatu BTS akan
berjumlah tertentu.
Namun demikian, dalam
GSM antara pengguna satu dengan lainnya tidak saling menginterferensi seperti
halnya dalam komunikasi CDMA. Hal ini memberikan hasil suara yang lebih jernih
dan nyaman.
Arsitektur Jaringan GSM dan CDMA
Arsitektur jaringan GSM terdiri dari 3 komponen utama yakni:
Mobile Station
Base Station Subsytem (BSS)
Network Subsytem (NSS)
- Entitas
Mobile Station terdiri dari Mobile Equipement (ME) yakni perangkat keras
& perangkat lunak untuk transmisi radio yang dikenal dengan istilah
telepon seluler (ponsel) dan Subcriber Identification Module (SIM).
- Base Station Subsytem (BSS) terdiri dari Base Tranciever System (BTS)
dan Base Station Controler (BSC). Base Station Controllers (BSC)
mengontrol dan mengatur beberapa BTS. BSC bertanggung jawab untuk
memelihara koneksi (hubungan radio) saat panggilan dan kepadatan lalu
lintas panggilan pada areanya dan meneruskannya ke Network Subsystem.
- Network Subsystem terdiri dari Mobile Switvhing Centres (MSC) dan
beberapa database yang terhubung dengannya seperi Home Location Register
(HLR), Visitor Location Register (VLR), Authentication Center (AuC) serta
Equipment Identity Register (EIR). Mobile Switching Centers (MSC)
berfungsi untuk switching suatu panggilan telepon dari jaringan internal
atau dari jaringan lain (eksternal), call routing untuk pelanggan yang
melakukan roaming (roaming subscriber), menyimpan informasi billingserta
data base lain yang berisi informasi subscriber ID (IMSI), nomor ponsel
pelanggan, beberapa layanan atau larangan yang berkaitan dengan pelanggan,
autentifikasi serta informasi lokasi pelanggan.
Setiap ponsel
berkomunikasi dengan BTS terdekat yang menyediakan sejumlah channel yang
dedicated disediakan untuk melayani beberapa ponsel pada saat yang bersamaan
sekaligus (multiplexing). Setiap transmisi suara oleh suatu ponsel dilakukan
melalui single dedicated channel.
Saat pelanggan mengaktifkan ponselnya, pada waktu yang bersamaan
pesan dikirimkan pada database pada Network Subsystem melalui BTS, BSC dan MSC.
Informasi pada SIM card yang dikirim untuk dilakukan proses autehtifikasi pada
sisi Network Subsystem oleh AuC database dan bila telah mendapatkan otorisasi
MSC akan mengirimkan akses ijin pada mobile station yang diikuti kode-kode
jaringan pada layer LCD pada ponsel. Pesan lain yang juga dikirimkan berisi
informasi dimana pelangan berada (proses Location Update). Proses ini akan
diupdate dalam interval waktu yang telah ditentukan atau juga dipicu saat
pelanggan meninggalkan cell (area yang dicover suatu BTS yang direpresentasikan
dengan bentuk heksagon) dan memasuki cell yang lain (setelah proses handover).
Saat melakukan panggilan keluar, VLR akan melakukan pemeriksaan apakah
diizinkan untuk melakukan panggilan seperti panggilan international dan lain
sebagainya. Saat ada penelpon lain (misal dari fixed phone-PSTN) ingin
menghubungi seorang pelanggan ponsel. Langkah yang dilakukan adalah melakukan
dial nomor ponsel yang dituju. Panggilan dari PSTN akan masuk ke Gateway MSC
(GMSC) yang merupakan pintu gerbang antara jaringan GSM dengan jaringan
lainnya. MSC menanyakan database dimana lokasi pelangan yang akan dipanggil.
Setelah melakukan Location Update, informasi keberadaan pelanggan yang akan
dihubungi dikirimkan ke MSC. MSC kemudian melakukan forward call ke BSC dan
selanjutnya BTS dimana pelanggan yang dituju berada pada cell yang dicover BTS.
Ponsel pelanggan yang dihubungi akan mulai berdering sampai koneksi terjadi
saat panggilan tersebut diterima oleh pihak yang dituju.
Khusus pada jaringan GPRS (2.5 G) terdapat 2 entitas pada jeringan packet
swicthingnya yakni Serving GPRS Support Node (SGSN) dan Gateway GPRS Suport
Node (GGSN) pada gambar 2 dan gambar 3. SGSN berfungsi mengatur semua trafik
data pada jaringan GPRS serta fungsi lainya yang berkaitan dengan autentifikasi
pelangan, penyimpan informasi tarif (charging information) serta enkripsi
koneksi data dengan ponsel. GGSN adalah gateway antara jaringan GPRS dengan
jaringan eksternal (internet).
Pada jaringan GPRS (2.5 G), entitas BSS dapat diklasifikasi merupakan Radio
Access Network (RAN) dan entitas Network Subsytem juga dapat juga diklasifikasi
merupakan Core Network (terdiri dari oleh Circuit-Switched Domain dan
Packet-Switched Domain).
Pada perkembangan GSM (2G) ini akan ditandainya dengan teknologi GSM yang
enhanced mulai dari GPRS (2.5G), EDGE (2.75G) dan 3G . Perkembangan teknologi
wireless dapat dilihat pada matrik berdasarkan karakteritik mobilitas/range dan
kecepatan akses (data ratenya)
Elemen jaringan dari GSM Phase ½
GSM phase ½ PLMN berisi dari 3 subsistem; base station subsystem (BSS), network
dan switching subsystem (NSS), dan operations support system (OSS). BSS berisi
dengan beberapa unit fungsional; base station controller (BSC), base
transcevier station (BTS) dan transcoder and rate adapter unit (TRAU). NSS
berisi beberapa unit fungsional; MSC, VLR, HLR, EIR, dan AC. MSC berfungsi
menyediakan seoerti switching, signaling, paging, dan inter-MSC handover. OSS
berisi operation dan maintenance centers (OMSs), yang digunakan untuk remote
dan tugas centralized operation, administration, dan maintenance (OAM).
Elemen jaringan dari GSM Phase 2+
GPRS
Yang terpenting dari bagian evolusioner GSM menuju UMTS adalah GPRS. GPRS
memperkenalkan PS kedalam GSM CN dan mengijinkan akses langsung ke packet data
networks (PDNs). Transmisi PS ini memungkinkan untuk rate data tinggi dengan
baik diluar batas 64 kbps dari ISDN melalui GSM CN, transmisi data rate untuk
UMTS diperlukan sampai 2 Mbps. GPRS akan siapkan dan menoptimalisasi CN untuk
data rate yang tinggi pada transmisi PS, seperti halnya UMTS dengan UTRAN pada
RAN. Seperti itu juga, GPRS adalah suatu persyaratan untuk pengenalan UMTS.
Dua unit fungsional ini meluas dari arsitektur GSM NSS untuk layanan GPRS
PS; GGSN dan SGSN, GGSN mempunyai fungsi membandingkan pada gateway MSC (GMSC).
SGSN berada pada level hirarki yang sama sebagai visited MSC (VMSC)/VLR dan
melaksanakan fungsi yang dapat diperbandingkan seperti routing dan mobility
management.
CAMEL
CAMEL memungkinkan akses di seluruh dunia pada operator yang memakai aplikasi
IN seperti prepaid, call screening, dan supervision. CAMEL adalah peningkatan
utama GSM tahap 2+ untuk pengenalan konsep UMTS virtual home environment (VHE).
VHE adalah suatu platform dari definisi layanan fleksibel (koleksi dari jasa
kreasi tool) itu memungkinkan operator untuk memodifikasi atau penigkatan
layanan yang sudah ada ada atau membuat layanan baru. Lagipula, VHE
memungkinkan akses diseluruh dunia ke layanan spesifik operator ini dalam
setiap GSM dan UMTS PLMN dan memperkenalkan layanan location-based (oleh
interaksi dengan GSM/UMTS mobility management). A CSE dan suatu protokol baru
dari common control signaling system 7 (SS7) (CCS7), CAMEL application part
(CAP), dipergunakan pada CN untuk memperkenalkan CAMEL.
Secara umum General Packet Radio Service atau GPRS adalah suatu teknologi
yang mungkinkan pengiriman dan penerimaan data lebih cepat jika dibandingkan
dengan penggunaan teknologi Circuit Switch Data atau CSD. Jaringan GPRS
merupakan jaringan terpisah dari jaringan GSM dan saat ini hanya digunakan
untuk aplikasi data. Komponen-komponen utama jaringan GPRS adalah :
GGSN: gerbang penghubung jaringan GSM ke jaringan internet. SGSN: gerbang
penghubung jaringan BSS/BTS ke jaringan GPRS. PCU: komponen di level BSS yang
menghubungkan terminal ke jaringan GPRSSecara teori kecepatan pengiriman data
GPRS dapat mencapai 115 kb/s. Namun dalam implementasinya sangat tergantung
dari berbagai hal seperti :1. Konfigurasi dan Alokasi time slot di level
Radio/BTS2. Teknologi software yang digunakan 3. Dukungan ponsel
Ini menjelaskan mengapa pada saat-saat tertentu, di lokasi tertentu akses GPRS
terasa lambat, dan bahkan bisa lebih lambat dari akses CSD yang memiliki
kecepatan 9,6 kb/s
ARSITEKTUR JARINGAN CDMA
Secara umum jaringan CDMA dibagi menjadi tiga subsistem. Ketiga
subsistem itu adalah Base Station Subsystem (BSS), Network Switching System
(NSS), dan Network Management Subsystem (NMS).
1. BSS
BSS (Base Station Subsystem) adalah subsistem yang terdiri dua
bagian yaitu: Base Transceiver Station (BTS) dan Base
Station Controller (BSC). Komunikasi antara BTS dan BSC mempergunakan
protokol A-bis yang memungkinkan komunikasi antar elemen tersebut. Secara
sederhana struktur dan susunan dari BSS dapat dilihat dari Gambar 1.
Gambar 1 Struktur pada BSS
Base Transceiver Station (BTS)
Tiap cell memiliki satu Base Transceiver Station (BTS)
yang menjamin komunikasi radio antar mobile station dalam cell melalui
air interface dan mobile station dengan jaringan tetap (PSTN).
Fungsi utama dari BTS adalah menjaga dan memonitor koneksi ke mobile station
dalam satu cell. BTS dapat mempergunakan antenna omnidirectional (ke
segala arah) atau three directional (tiga arah).
Gambar 2 Antena BTS
omnidirectional dan three directional
BTS berisi semua peralatan radio yang diperlukan untuk operasi pada sel.
BTS sebagian besar terdiri dari hardware yang mempunyai fungsi, yaitu:
· Encoder, multiplexing, modulate sinyal RF (radio frequency)
ke antena.
· Transcoding dan rate adaptation.
· Sinkronisasi frekuensi.
· Komunikasi suara melalui kanal speech, full rate atau half rate.
· Mengontrol frekensi hoping.
· Mendeteksi rondom access.
· Timing advance.
· Measurement uplink kanal radio.
BTS merupakan bagian yang berhubungan langsung dengan Mobile Station (MS)
melalui gelombang radio. BTS disebut juga modem radio.
Base Station Controller (BSC)
BSC adalah penghubung antara sejumlah BTS dan MSC. Tiap BSC mengontrol satu
BTS atau lebih. Area di mana BTS - BTS dikontrol oleh satu BSC dinamakan base
station area atau BSC area.
Tugas BSC diantaranya meliputi :
· Interfacing ke arah MSC, BTS dan OMS.
· Mengendalikan BTS - BTS yang ada di bawah pengawasannya.
· Manajemen radio resource (alokasi kanal radio, radio measurement dan
power kontrol).
· Mengatur proses handover.
· Menangani fungsi - fungsi Operation and Maintenance (O&M) BSS.
2. NSS
NSS (Network Switching Subsystem) merupakan subsistem yang berfungsi untuk
melakukan switching bagi MS, sehingga MS dapat terhubung ke jaringan tetap
(PSTN/ISDN) atau ke jaringan radio lainnya. NSS juga mengatur database (data
pelanggan dan data jaringan) dan macam-macam signaling yang dipergunakan untuk
membuat atau memutuskan hubungan.
NSS merupakan pusat pemrosesan yang terdiri dari empat komponen pokok yaitu
: Mobile Service Switching Center (MSC), Home Location Register (HLR), Visitor
Location Register (VLR), dan Authentication Center (AuC).
Gambar 3 Hubungan antara
jaringan BSS dan NSS
Mobile Service Switching Centre (MSC)
MSC adalah sentral di PLMN yang berfungsi untuk :
· Gateway ke jaringan lain, sehingga jaringan PLMN dapat terhubung ke
jaringan PSTN.
· Menghubungkan elemen - elemen jaringan NSS ke elemen - elemen
jaringan BSS yangterdapat dalam satu PLMN service area. Selain
mempunyai fungsi dasar yang sama dengan fungsi sentral pada jaringan tetap
(PSTN), MSC mempunyai fungsi khusus yang tidak dimiliki oleh sentral tetap.
Fungsi - fungsi dasar MSC adalah:
· Melakukan pemilihan route.
· Melakukan pembentukan hubungan traffik dan
signalling.
· Mengawasi hubungan komunikasi antar pelanggan yang terbentuk.
· Message accounting.
· Pengukuran traffik.
· Menangani beban lebih (overload).
· Mendukung servis telekomunikasi.
Fungsi - fungsi khusus mobile pada MSC adalah:
· Memperluas fungsi - fungsi dasar ke dalam PLMN (seperti: sel
oriented routing nomer pelanggan).
· Mobility management : introgation, paging, handover dan location
update.
· Akses ke data base PLMN.
· Melakukan fungsi keamanan khusus.
· Melakukan fungsi interworking (IWF) untuk pelayanan
data GSM.
· Mengontrol queue operation dengan tingkatan
prioritas untuk BSS.
Nama : Lila Listiyani Oktafulana
NIM : 115514053
Kelas : ELKOM 1 2011
Refrensi :