GSM (Global System for Mobile communication)

 GSM (Global System for Mobile communication)

Global System for Mobile communication (GSM) adalah sebuah standar global untuk komunikasi bergerak digital. GSM adalah nama dari sebuah group standarisasi yang dibentuk  di Eropa tahun 1982 untuk menciptakan sebuah standar bersama telpon bergerak selular di Eropa yang beroperasi pada daerah frekuensi 900-1800 MHz. GSM merupakan teknologi infrasturktur untuk pelayanan telepon selular digital dimana bekerja berdasarkan TDMA (Time Division Multiple Access) dan FDMA (Frequency Division Multiple Access). Jaringan Global System for Mobile Communication (GSM) adalah jaringan telekomunikasi seluler yang mempunyai arsitektur yang mengikuti standart ETSI (European Telecommunication Standard Institute) GSM 900 / GSM 1800.

Arsitektur jaringan GSM tersebut terdiri atas tiga subsistem yaitu Base Station Subsystem (BSS), Network Switching Subsystem (NSS) dan Operation Subsystem (OSS)  serta perangkat yang digunakan oleh pelanggan untuk melakukan pembicaraan yang disebut Mobile System.

FDMA Pada Jaringan GSM

Frequency Division Multiple Access (FDMA) adalah teknik transmisi analog yang digunakan untuk komunikasi mobile phone, yang band frekuensinya dialokasikan ke jaringan dibagi menjadi beberapa sub-band atau kanal . Masing-masing kanal frekuensi dapat membawa pembicaran suara dan data digital, dan satu kanal akan digunakan user untuk durasi pemanggilan. Menggunakan FDMA, user dapat berbagi band yang tersedia tanpa resiko interferensi dari pemanggilan yang bersamaan.

International Telecommunication Union ( ITU ) yang menangani telekomunikasi dan spektrum radio internasional, mengalokasikan jaringan GSM 900 dan DCS 1800 seperti pada tabel di bawah ini.

TDMA Pada Jaringan GSM

Time Division Multiple Access (TDMA) adalah teknik transmisi digital yang digunakan untuk komunikasi mobile phone, yang kanal frekuensinya dibagi ke beberapa timeslot yang berurutan dan setiap user dialokasikan ke timeslot yang berbeda dengan user lain . Sebagai contoh, setiap kanal di GSM dibagi menjadi 8 timeslot, jadi ada 8 user yang berbeda dapat menggunakannya secara bersamaan.

Pada jaringan GSM terdapat hirarki TDMA yang terdiri dari dua jenis kanal yaitu kanal fisik dan kanal logika seperti pada gambar di bawah ini.

Kanal Fisik (Physical Channel )

Kanal fisik pada didefinisikan sebagai suatu timeslot. Frame TDMA ini membawa satu frekuensi pembawa (frequency carrier) yang berisi 8 timeslot dengan bandwidth 200 kHz dan disebut Kanal Frekuensi Radio (Radio Frequency Channel). Frame TDMA ini terdiri dari 8 timeslot. Timeslot ini yang digunakan untuk membawa data dan suara, setiap timeslot mempunyai kecepatan 0,577 ms, jadi satu frame mempunyai kecepatan 8 x 0,577 ms = 4,615 ms

Kanal Logika (Logical Channel)

Kanal logika digunakan sebagai informasi (suara, signalling dan data). Kanal logika terbagi menjadi dua yaitu kanal bersama (Common Channel–CCH) dan kanal kontrol yang ditentukan (Dedicated Channel–DCH). Kanal–kanal tersebut mempunyai fungsi yang berbeda–beda seperti pada gambar di bawah ini.

 

Pembagian Kanal Logika

1. Common Channel (CCH)

Digunakan untuk membawa informasi signalling dan sinkronisasi data. Kanal ini terbagi menjadi dua yaitu :

a. Broadcast Channel (BCH)

BCH berfungsi untuk mengirimkan dari BSS – MS (downlink) mengenai network yang akan diakses oleh MS. Kanal ini terbagi menjadi tiga, yaitu :

• Frequency Correction Channel (FCCH), digunakan untuk mensinkronisasikan frekuensi yang digunakan MS dan frekuensi yang dipakai oleh BTS tempat MS berada.
• Sinchronization Control Channel (SCCH), digunakan untuk sinkronisasi MS ke timeslot pada saat MS mendapatkan frekuensi pembawa.
• Broadcast Control Channel (BCCH), digunakan untuk informasi tentang BTS yang digunakan oleh MS, seperti frekuensi hopping, frekuensi yang digunakan, informasi neighbour cell, dan lain–lain.

b. Common Control Channel (CCCH)

CCCH digunakan untuk mengirimkan informasi jaringan dari MS ke BTS dan sebaliknya (uplink – downlink).Kanal ini terbagi menjadi tiga, yaitu :

• Paging Channel (PCH), digunakan MS sebagai isyarat adanya panggilan.
• Random AccessChannel (RACH), digunakan MS untuk merespon panggilan dari PCH dan meminta alokasi kanal.
• Access Grant Channel (AGCH), digunakan BSS untuk mengalokasikan kanal bagi MS.

2. Dedicated Channel (DCH)

Digunakan MS untuk pembentukan panggilan.Kanal ini terbagi menjadi dua yaitu :
a. Traffic Channel (TCH)

TCH digunakan untuk membawa informasi suara dan data. dibawah menjelaskan jenis-jenis TCH.

 

Tabel jenis TCH

b. Dedicated Control Channel (DCCH)

DCCH digunakan untuk membawa informasi antara MS ke BTS dan sebaliknya (unplink – downlink). Kanal ini terbagi menjadi tiga yaitu :

• Stand Alone Dedicated Control Channel (SDCCH), digunakan untuk mengalokasikan TCH seperti pada proses registrasi / autentikasi dan digunakan dua arah (uplink dan downlink).
• Slow Associated Control Channel (SACCH), digunakan untuk regulasi daya (power control) dari MS, perhitungan jarak MS ke BTS (Timing Advance) dan digunakan dua arah untuk uplink dan downlink.
• Fast Associated Control Channel (FACCH), digunakan untuk mengirimkan sinyal selama proses akan melakukan pembicaraan (call setup), mengirimkan perintah – perintah handover dari BSC, mengakhiri pembicaraan setelah hubungan terputus dan digunakan dua arah untuk uplink dan downlink

Arsitektur Jaringan GSM

Secara umum, network element dalam aristektur jaringan GSM dapat dibagi menjadi :

1. Mobile Station (MS)
2. Base Station Sub-system (BSS)
3. Network Sub-System (NSS)
4. Operation and Support System

Secara bersama-sama, keseluruhan network element di atas akan membentuk sebuah PLMN (Public Land Mobile Network).

1. Mobile Station (MS)

Bagian paling rendah dari sistem GSM adalah MS (Mobile Station). Mobile Station (MS) adalah perangkat yang digunakan oleh pelanggan untuk melakukan pembicaraan. Secara umum sebuah Mobile System terdiri dari:

• Mobile Equipment (ME) atau handset
• Subscriber Identity Module (SIM) atau Sim card

1.1.   Mobile Equipment (ME)

 

Mobile Equipment (ME) atau handset adalah perangkat GSM yang berada di sisi pelanggan yang berfungsi sebagai terminal transceiver (pengirimdan penerima sinyal) untuk berkomunikasi dengan perangkat GSM lainnya. Secara international, ME diidentifikasi dengan IMEI (International Mobile Equipment Identity) dan data IMEI ini disimpan oleh EIR untuk keperluan authentikasi, apakah mobile equipment yang bersangkutan dijinkan untuk melakuan hubungan atau tidak.

1.2.   Subscriber Identity Module (SIM)

Subscriber Identity Module (SIM) adalah sebuah smart card yang berisi seluruh informasi pelanggan dan beberapa informasi service yang dimilikinya. Mobile Equipment (ME) tidak dapat digunakan tanpa ada SIM card di dalamnya, kecuali untuk panggilan emergency (SOS) dapat dilakukan tanpa menggunakan SIM card. Secara functionality, sebuah MS mempunyai fungsi-fungis sebagai Radio Resource Management, Mobility Management, dan juga sebagai Communication Management.

2. Base Station Sub-system (BSS)

Secara umum, Base Station Sub-system terdiri dari BTS (Base Transceiver Station) dan BSC (Base Station Controller). Segala fungsi yang berhubungan dengan peniriman data lewat gelombang radio dikerjakan di dalam bagian-bagian BSS, yang terdiri dari :

2.1. Base Transceiver Station (BTS)

BTS adalah perangkat GSM yang berhubungan langsung dengan MS. BTS berhubungan dengan MS melalui air interface atau disebut juga Um Inteface. BTS berfungsi sebagai pengirim dan penerima (transciver) sinyal komunikasi dari/ke MS yang menyediakan radio interface antara MS dan jaringan GSM. Karena fungsinya sebagai transceiver, maka bentuk pisik sebuah BTS adalah tower dengan dilengkapi antena sebagai transceiver. Sebuah BTS dapat me-cover area sejauh 35 km. Area cakupan BTS ini disebut juga dengan cell. Sebuah cell dapat dibentuk oleh sebuah BTS atau lebih, tergantung dari bentuk cell yang diinginkan. Fungsi dasar BTS adalah sebagai Radio Resource Management, yaitu melakukan fungsi-fungsi yang terkait dengan :

• meng-asign channel ke MS pada saat MS akan melakukan pembangunan hubungan.
• menerima dan mengirimkan sinyal dari dan ke MS, juga mengirimkan/menerima sinyaldengan frekuensi yang berbeda-beda dengan hanya menggunakan satu antena yang sama.
• mengontrol power yang di transmisikan ke MS.
• Ikut mengontrol proces handover.
• Frequency hopping

2.2. Base Station Controller (BSC)

BSC adalah perangkat yang mengontrol kerja BTS-BTS yang secara hiraki berada di bawahnya. BSC merupakan interface yang menghubungkan antara BTS (komunikasi menggunakan A-bis interface) dan MSC (komunikasi menggunakan A interface). BSC secara umum memiliki fungsi senagai berikut :

• Melakukan fungsi radio resource management pada BTS-BTS yang ada di bawahnya.
• Mengontrol proces handover inter BSC dan juga ikut serta dalam proces handover intra BSC.
• Menghubungkan BTS-BTS yang berada di bawahnya dengan OMC sebagai pusat operasi dan maintenance.
• Ikut terlibat dalam proces Call Control seperti call setup, routing, mengontrol dan men-ternimate call.
• Melakukan dan mengontrol proces timing advance control, yaitu mengontrol sinyal-sinyal yang diterima dari MS yang bergerak, sehingga tidak saling overlap.

3. Network Sub-System

3.1. Mobile Switching Center (MSC)

MSC adalah network element central dalam sebuah jaringan GSM. Semua hubungan (voice call/transfer data) yang dilakukan oleh mobile subscriber selalu menggunakan MSC sebagai pusat pembangunan hubungannya. Pada umumnya, MSC memiliki fungsi-fungsi sebagai berikut :

• Switching dan Call Routing : Sebuah MSC mengontrol proces pembangunan hubungan (call set up), mengontrol hubungan yang telah terbangun, dan me-release call apabila hubungan telah selesai. Dalam hal ini, MSC akan berkomunikasi dengan banyak network element lain seperti NE BSS, VAS, dan IN. MSC juga melakukan fungsi routing call ke PLMN lain (operator seluler lain ataupun jaringan PSTN).
• Charging : Untuk pelanggan pre-paid, MSC akan selalu berkomunikasi dengan IN yang melakukan fungsi online charging. Selain itu, MSC juga akan mencatat semua informasi tentang sebuah call dalam bentuk CDR (Call Detail Record).
• Berkomunikasi dengan network element lainnya (HRL,VLR, IN, network element VAS, dan MSC lainnya) : MSC akan berkomunikasi dengan HLR dan VLR terutama dalam proces pembangungan hubungan (call set up), call routing (di HLR disimpan lokasi terakhir MS tujuan dan untuk merouing call tersebut ke MS yang sedang meng-cover MS tujuan, HLR akan meminta informasi routing ke MSC yang sedang meng-cover MS pemanggil) dan call release. MSC akan berhubungan dengan network element VAS seperti SMSC, MMSC, RBT server, dll, dalam rangka proces delivery content service-service VAS tersebut ke MS tujuan. MSC akan berhubungan dengan MSC lain dalam hal proces call setup (trmasuk call routing), dan juga mengontrol process handover antar cell yang terletak pada 2 MSC yang berbeda.
• Mengontrol BSC yang terhubung dengannya : Sebuah MSC dapat terhubung dengan 1 BSC atau lebih. MSC akan mengontrol dan berkomunkasi dengan BSC dalam hal call setup, location update, handover inter MSC (handover antara 2 cell yang terdapat pada 2 BSC yang berbeda tapi masih dalam 1 MSC yang sama).

3.2. Home Location Register (HLR)

HLR adalah network element yang berfungsi sebagai sebuah database sebagai penyimpan semua data dan informasi mengenai pelanggan yang tersimpan secara permanen, dalam arti tidak tergantung pada posisi pelanggan. HLR bertindak sebagai pusat informasi pelanggan yang setiap waktu akan diperlukan oleh VLR untuk merealisasi terjadinya komunikasi pembicaraan. VLR selalu berhubungan dengan HLR dan memberikan informasi posisi terakhir dimana pelanggan berada. Informasi lokasi ini akan diupdate apabila pelanggan berpinah dan memasuki coverage area suatu MSC yang baru. Informasi-informasi yang disimpan di HLR adalah :

- Identitas pelanggan (IMSI, MSISDN)

- Suplementary service pelanggan

- Informasi lokasi terakhir pelanggan

- Informasi Authentikasi pelanggan

HLR juga akan selalu berkomunikasi dengan AuC dalam hal melakukan retrieving parameter authentikasi yang baru setiap saat sebelum segala jenis aktvitas pelanggan dilakukan.

3.3. Visitor Location Register (VLR)

VLR adalah network element yang berfungsi sebagai sebuah database yang menyimpan data dan informasi pelanggan, dimulai pada saat pelanggan memasuki suatu area yang bernaung dalam wilayah MSC VLR (setiap MSC akan memiliki 1 VLR sendiri) tersebut (melakukan Roaming). Informasi pelanggan yang ada di VLR ini pada dasarnya adalah copy-an dari informasi pelanggan yang ada di HLR-nya. Adanya informasi mengenai pelanggan dalam VLR memungkinkan MSC untuk melakukan hubungan baik Incoming (panggilan masu) maupun Outgoing (panggilan keluar). VLR bertindak sebagai data base pelanggan yang bersifat dinamis, karena selalu berubah setiap waktu, menyesuaikan dengan pelanggan yang memasuki atau berpindah dalam suatu area cakupan suatu MSC. Data yang tersimpan dalam VLR secara otomatis akan selalu berubah mengikuti pergerakan pelanggan. Ketika pelanggan bergerak meninggalkan area suatu MSC dan menuju area MSC lainnya, maka informasinya akan dicatat di VLR MSC barunya dan dihapus dari VLR sebelumnya. Dengan demikian posisi pelanggan dapat dimonitor secara terus menerus dan hal ini akan memungkinkan MSC untuk melakukan penyambungan pembicaraan/SMS dari/ke pelanggan ini ke dengan pelanggan lain. VLR selalu berhubungan secara intensif dengan HLR yang berfungsi sebagai sumber data pelanggan.

Bila sebuah MS bergerak keluar coverage area suatu MSC menuju coverage MSC yang lain, maka yang terjadi adalah :

• VLR MSC yang baru akan meng-check di daabase-nya apakah record MS tersebut sudah ada atau belum. Proces pengecheckan dilakukan dengan menggunakan IMSI.
• Jika recordnya belum ada, maka VLR akan mengirimkan request ke HLR MS tersebut untuk mengirimkan copy-an data MS tersebut yang ada di HLR-nya.
• HLR akan mengirimkan informasi MS tersebut ke VLR tjuan dan juga meng-update informasi lokasi MS tersebut di database HLR. HLR kemudian akan mengintruksikan VLR sebelumnya(asal) untuk menghapus informasi MS tersebut di databasenya.
• VLR yang baru akan menyimpan informasi MS tersbut, termasuk lokasi terakhir dan statusnya.

3.4. Authentication Center (AuC)

AuC menyimpan semua informasi yang diperlukan untuk memeriksa keabsahan pelanggan, sehingga usaha untuk mencoba mengadakan hubungan pembicaraan bagi pelanggan yang tidak sah dapat dihindarkan. Disamping itu AuC berfungsi untuk menghindarkan adanya pihak ke tiga yang secara tidak sah mencoba untuk menyadap pembicaraan. Dengan fasilitas ini,maka kerugian yang dialami pelanggan sistem selular analog saat ini akibat banyaknya usaha memparalel, tidak mungkin terjadi lagi pada GSM. Sebelum proses penyambungan switching dilaksanakan sistem akan memeriksa terlebih dahulu, apakah pelanggan yang akan mengadakan pembicaraan adalah pelanggan yang sah.

AuC menyimpan informasi mengenai authentication dan chipering key. Karena fungsinya yang mengharuskan sangat khusus, authentication mempunyai algoritma yang spesifik, disertai prosedur chipering yang berbeda untuk masing-masing pelanggan. Kondisi ini menyebabkan AuC memerlukan kapasitas memory yang sangat besar. Wajar apabila GSM memerlukan kapasitas memory sangat besar pula. Karena fungsinya yang sangat penting, maka operator selular harus dapat menjaga keamanannya agar tidak dapat diakses oleh personil yang tidak berkepentingan. Personil yang mengoperasikan dilengkapi dengan chipcard dan juga password identitas dirinya.

3.5. Equipment Identity Registration (EIR)

EIR memuat data-data peralatan pelanggan (Mobile Equipment) yang diidentifikasikan dengan IMEI (International Mobile equipment Identity). Data Mobile Equipment yang di simpan di EIR dapat dibagi atas 3 (tiga) kategori:

• Peralatan yang diijinkan untuk mengadakan hubungan pembicaraan kemanapun
• Peralatan yang dibatasi dan hanya diijinkan mengadakan hubungan pembicaraan ketujuan yang terbatas
• Peralatan yang sama sekali tidak diijinkan untuk berkomunikasi

Kebaradaan EIR belum distandardisasi secara penuh, oleh karena itu belum dioperasikan di semua operator. Masih diperlukan klasifikasi dan penyempurnaan yang berkaitan dengan aspek hukum. Di Indonesia sendiri, belum ada operator seluler yang mengimplementasikan EIR. Bila EIR digunakan, maka operator dapat melakukan pemblokiran terhadap handset (ingat, bukan pemblokiran nomor pelanggan, tapi pemblokiran handset (pesawat telponnya)) yang digunakan oleh pelanggan. Sehingga apabila ada handset pelanggan yang hilang, maka pelangan dapat mengajukan agar handaset tersebut diblokir sehingga tidak akan pernah dapat digunakan lagi oleh orang lain. Dengan pengimplementasian EIR ini tentu akan dapat mengurangi kasus-kasus pencurian handphone, karena si pemilik dapat meminta agar handphonenya yang sudah dicuri diblokir dan tidak dapat digunakan lagi. Sehingga motivasi para pencuri untuk melakukan pencurian handphone akan berkurang.

4. Operation and Support System (OSS)

Operation and Support System (OSS) sering juga disebut dengan OMC (Operation and Maintenance Center), adalah sub system jaringan GSM yang berfungsi sebagai pusat pengendalian dan maintenance perangkat (network element) GSM yang terhubung dengannya. Tiap-tiap network element mempunyai perangkat OMC-nya sendiri-sendiri, misalnya network element NSS mempunyai perangkat OMC sendiri, network element BSS mempunyai perangkat OMC sendiri, network element VAS juga memiliki perangkat OMC sendiri. Biasanya, di banyak operator semua perangkat OMC ini diletakan di dalam satu ruangan OMC yang terpusat.

OMC pada umumnya memiliki fungsi-fungsi sebagai berikut :

• Fault Management : Memonitor keadaan/kondisi tiap-tiap network element yang terhubung dengannya. Dalam hal ini, OMC akan selalu menerima alarm dari network element yang menunjukan kondisi di network element yang dimonitor, apakah ada probelm di newtwork element atau tidak.
• Configuration Management : sebagai interface untuk melakukan/merubah configurasi network element yang terhubung dengannya.
• Performance Management : Berapa OMC ada yang dilengkapi juga dengan fungsi performance management, yaitu fungsi untuk memonitor performance dari network element yang terhubung dengannya.
• Inventory Management : OMC juga dapat berfungsi sebagai inventorty management, karena di database OMC terdapat informasi tentang aset yang berupa network element, seperti jumlah dan konfigurasi seluruh network element, dan juga kapasitas network elemen.

KEUNGGULAN GSM

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 dimana 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 international roaming
• 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 kemana-mana)

Bagaimanapun, keunggulan GSM yang beragam pantas saja membuatnya menjadi sistem telekomunikasi selular terbesar penggunanya di seluruh dunia.

Refrensi
http://www.adityarizki.net/2012/03/mengenal-jaringan-gsm-global-system-for-mobile-communication/
http://timotiusagung.wordpress.com/2010/09/14/gsm/
http://putrajatim.blogspot.com/2012/01/arsitektur-jaringan-gsm.html