Sistem Kerja Jaringan GSM
Alokasi spektrum frekuensi untuk GSM awalnya dilakukan pada tahun 1979. Spektrum ini terdiri atas dua buah sub-band masing-masing sebesar 25MHz, antara 890MHz - 915MHz dan 935MHz - 960MHz. Sebuah sub-band dialokasikan untuk frekuensi uplink dan sub-band yang lain sebagai frekuensi downlink.
Akibat kenaikan redaman atas kenaikan frekuensi, biasanya sub-band terendah dipakai untuk uplink, agar daya yang ditransmisikan oleh MS (mobile system atau lebih dikenal handphone) ke BTS (Base Transmitter Station yaitu seperti sentral telepon di PSTN/POTS, namun memiliki fungsi lebih) tidak perlu besar. Kalau digunakan sub-band yang satu lagi, mungkin anda perlu melakukan recharge batere handphone berulang kali untuk mendapatkan kualitas sama dengan saat ini.
Kemudian kedua sub-band tersebut dibagi lagi menjadi kanal-kanal, sebuah kanal pada satu sub-band memiliki pasangan dengan sebuah kanal pada sub-band yang lain. Tiap sub-band dibagi menjadi 124 kanal, yang kemudian masing-masing diberi nomor yang dikenal sebagai ARFCN (Absolute Radio Frequency Channel Number). Jadi sebuah MS yang dialokasikan pada sebuah ARFCN akan beroperasi pada satu frekuensi untuk mengirim dan satu frekuensi untuk menerima sinyal.
Pada jaringan GSM, jarak antar pasangan dengan ARFCN sama selalu 45MHz, dan bandwidth tiap kanal sebesar 200kHz. Kanal pada tiap awal sub-band digunakan sebagai guard band. Silakan anda hitung, maka spektrum GSM akan menghasilkan 124 ARFCN, masing-masing diberi nomor 1 sampai 124. Kanal sebanyak 124 inilah yang nantinya dibagi-bagi buat operator-operator GSM yang ada di suatu negara.
Untuk mengantisipasi perkembangan jaringan di masa mendatang, telah dilokasikan tambahan 10MHz frekuensi pada masing-masing awal sub-band. Ini dikenal sebagai EGSM (Extended GSM). Jadi spektrum EGSM ini 880MHz - 915MHz buat uplink dan 925MHz - 960MHz buat downlink. Hal tersebut memberi tambahan 50 ARFCN menjadi 174. Tambahan ARFCN ini diberi nomor 975 - 1023.
GSM merupakan teknologi untuk pelayanan telepon selular digital dimana GSM bekerja berdasarkan metode multiplexing TDMA (Time Division Multiple Accesss) dan FDMA (Frequency Division Multiple Accesss).
TDMA (Time Division Multiple Accesss)
Pada
metode TDMA tiap pengguna akan menggunakan seluruh spectrum frekuensi
tertentu yang disediakan tetapi dalam waktu yang singkat yang disebut
slot waktu (time slot). Tiap pengguna mendapatkan sebuah slot waktu yang
berulang secara periodis dan hanya diijinkan untuk mengirim informasi
pada slot waktu tersebut. Antar slot waktu diberi jeda waktu (guard
time) untuk menghindari interferens antar pengguna. Jika slot waktu
dalam frekuensi yang diberikan sedang digunakan semua, maka pengguna
berikutnya harus diberikan slot waktu dengan frekuensi yang berbeda.
Cara kerja system TDMA diilustrasikan pada gambar berikut :
Fundamental unit dari waktu pada TDMA disebut burst period dimana besarnya 15/26 ms (0,577 ms). Delapan burst period dikelompokkan ke dalam TDMA frame (120/26 ms atau 4,615 ms), dimana membentuk unit dasar untuk pendefinisian dari logical channel. Satu channel adalah satu burst periode per TDMA frame. Channel didefinisikan berdasarkan cacah dan posisi dari burst period yang berkaitan. Semua pendefinisian ini merupakan siklus, dan pola keseluruhan berulang kira-kira setiap 3 jam. Channel dapat dibagi ke dalam dedicated channel, di mana dialokasikan untuk mobile station, dan common channel, di mana digunakan oleh mobile station dalam idle mode (keadaan diam).
FDMA (Frequency Division Multiple Accesss)
FDMA melakukan pembagian frekuensi dari bandwidth maksimum 25Mhz ke dalam 124 gelombang karier berfrekuensi 200kHz. Satu atau lebih dari gelombang carrier ini ditransimisikan ke tiap base station. Setiap frekuensi dari gelombang carrier ini akan dibagi dalam waktu, menggunakan skema TDMA.
DCS 1800
Seiring dengan evolusi GSM, diputuskan untuk menerapkan teknologi ini pada PCN (Personal Communication Networks). Hal ini membutuhkan perubahan pada interafce udara untuk memodifikasi frekuensi operasinya. Frekuensi modifikasinya antara 1710MHz - 1785MHz untuk uplink dan 1805MHz - 1880MHz untuk downlink. Teknik ini menyediakan 374 ARFCN dengan pemisahan frekuensi sebesar 95MHz antara uplink dan downlink.
Teknik PCN ini dikembangkan di Eropa, khususnya di Inggris. Di Inggris (Raya) ARFCN ini telah dibagi-bagi antara keempat operator jaringan yang ada di sana. Dua di antaranya, Orange dan One to One, beroperasi pada daerah GSM 1800, sementara dua yang lainnya, Vodafone dan Cellnet, telah dialokasikan kanal GSM 1800 pada puncak jaringan GSM 900 mereka. ARFCN ini diberi nomor 512 - 885. Porsi pada puncak band digunakan oleh DECTs (Digital Enhanced Cordless Telephony).
PCS 1900
PCS 1900 merupakan adaptasi GSM yang lain ke dalam band 1900MHz. Teknik ini digunakan di Amerika Serikat di mana FCC (Federal Communication Commission) telah membaginya menjadi 300 ARFCN dan mengumumkan lisensi pada berbagai macam operator untuk mengimplementasikan jaringan GSM. Pemisahan frekuensinya sebesar 80MHz, dan pembagian frekuensinya adalah 1850MHz - 1910MHz untuk uplink dan 1930MHz - 1990MHz untuk downlink.
Teknik Modulasi dan Bandwidth
Teknik modulasi yang digunakan pada GSM adalah GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying). Teknik ini bekerja dengan melewatkan data yang akan dimodulasikan melalui Filter Gaussian. Filter ini menghilangkan sinyal-sinyal harmonik dari gelombang pulsa data dan menghasilkan bentuk yang lebih bulat pada ujung-ujungnya. Jika hasil ini diaplikasikan pada modulator fasa, hasil yang didapat adalah bentuk envelope yang termodifikasi (ada sinyal pembawa). Bandwidth envelope ini lebih sempit dibandingkan dengan data yang tidak dilewatkan pada filter gaussian.
Bandwidth yang dialokasikan untuk tiap frekuensi pembawa pada GSM adalah sebesar 200kHz. Pada kenyataannya, bandwidth sinyal tersebut lebih besar dari 200kHz, bahkan setelah dilakukan pemfilteran gaussian pun hal itu tetap terjadi. Akibatnya sinyal akan memasuki kanal-kanal di sebelahnya. Jika pada satu sel (akan dijelaskan kemudian) terdapat BTS dengan frekuensi pembawa yang sama atau bersebelahan kanal, maka akan terjadi interferensi akibat overlapping tersebut. Begitu juga jika sel-sel yang bersebelahan memiliki frekuensi pembawa sama atau berdekatan. Alasan inilah yang menyebabkan mengapa dalam satu sel atau antara sel-sel yang berdekatan tidak boleh menggunakan kanal yang sama atau berdekatan.
Pembagian Sel
Pembagian area dalam kumpulan sel-sel merupakan prinsip penting GSM sebagai sistem telekomunikasi selular. Sel-sel tersebut dimodelkan sebagai bentuk heksagonal. Tiap sel mengacu pada satu frekuensi pembawa / kanal / ARFCN tertentu. Pada kenyataannya jumlah kanal yang dialokasikan terbatas, sementara jumlah sel bisa saja berjumlah sangat banyak. Untuk memenuhi hal ini, dilakukan teknik pengulangan frekuensi (frequency re-use). Antara sel-sel yang berdekatan frekuensi yang digunakan tidak boleh bersebelahan kanal atau bahkan sama.
Jelas bahwa semakin besar jumlah himpunan kanal, semakin sedikit jumlah kanal tersedia per sel dan oleh karenanya kapasitas sistem menurun. Namun, peningkatan jumlah himpunan kanal menyebabkan jarak antara sel yang berdekatan kanal semakin jauh, dan ini mengurangi resiko terjadi interferensi. Sekali lagi, desain sistem GSM memerlukan kompromi antara kualitas dan kapasitas.
Pada kenyataannya, model satu sel dengan satu kanal transceiver (TRx, tentunya menggunakan antena omni-directional) jarang digunakan. Untuk lebih meningkatkan kapasitas dan kualitas, desainer melakukan teknik sektorisasi. Prinsip dasar sektorisasi ini adalah membagi sel menjadi beberapa bagian (biasanya 3 atau 6 bagian; dikenal dengan sektorisasi 120o atau 30o). Tiap bagian ini kemudian menjadi sebuah BTS (Base Transceiver Station). Kebanyakan vendor memperbolehkan sampai dengan 4 TRx per BTS untuk sektorisasi 120o. Jika digunakan TDMA pada TRx, menghasilkan 8 kanal TDMA tiap TRx, Anda bisa menghitung bahwa dalam satu sel dapat menampung trafik yang setara dengan 3 X 4 X 8 = 96 kanal TDMA atau sebesar 82,42 erlang dengan GoS 2%. (Erlang merupakan satuan trafik dan GoS(Grade of Service) menyatakan derajat keandalan layanan, berapa jumlah blocking yang terjadi terhadap panggilan total).
Pada prakteknya tidak semua kanal TDMA tersebut bisa digunakan untuk kanal pembicaraan (TCH = Traffic Channel). Dalam sebuah BTS juga diperlukan SDCCH (Stand-alone Dedicated Control Channel) yang digunakan untuk call setup dan location updating serta BCCH (Broadcast Control Channel) yang merupakan kanal downlink yang memberikan informasi dari BTS ke MS mengenai jaringan, sel yang kedatangan panggilan, dan sel-sel di sekitarnya.
Bagian paling rendah dari sistem GSM adalah MS (Mobile Station). Bagian ini berada pada tingkat pelanggan dan portable. Pada tiap sel terdapat BTS (Base Transceiver Station). BTS ini fungsinya sebagai stasiun penghubung dengan MS. Jadi, merupakan sistem yang langsung berhubungan dengan handphone Anda.
BTS pada dasarnya hanya merupakan "pesuruh" saja. Otak yang mengatur lalu-lintas trafik di BTS adalah BSC (Base Station Controller). Location Updating, penentuan BTS dan proses handover pada percakapan ditentukan oleh BSC ini. Beberapa BTS pada satu region diatur oleh sebuah BSC.
BSC-BSC ini dihubungkan dengan MSC (Mobile Switching Center). MSC merupakan pusat penyambungan yang mengatur jalur hubungan antar BSC maupun antara BSC dan jenis layanan telekomunikasi lain (PSTN, operator GSM lain, AMPS, dll).Saat ini teknik switching terus berkembang, dan begitu pula pada layanan GSM. Beberapa operator GSM di Indonesia telah menerapkan Intelegent Network lanjutan dalam teknik switchingnya.
Frequency Hopping
Frequency hopping merupakan fitur yang diterapkan pada interface udara, yakni lintasan radio ke MS. Teknik ini dapat mengurangi redaman akibat efek multipath fading. GSM hanya merekomendasikan satu jenis frequency hopping, yakni baseband hopping. Namun beberapa vendor, seperti Motorola, menyediakan tipe frequency hopping yang lain, yang disebut Synthesizer Hopping.
Baseband Hopping digunakan jika base station memiliki beberapa DRCU/TCU tersedia. Aliran data secara sederhana dilalukan pada frekuensi dasar ke berbagai macam DRCU/TCU. Setiap data beroperasi pada frekuensi yang tetap, mengacu pada urutan hopping yang ditentukan. DRCU/TCU yang berbeda akan menerima sebuah timeslot yang spesifik pada setiap frame TDMA, berisi informasi yang ditujukan kepada MS-MS yang berbeda.
Synthesizer Hopping menggunakan kelincahan ferkuensi dari DRCU/TCU untuk mengubah frekuensi-frekuensi pada sebuah basis timeslot untuk transmisi maupun menerima. SCB pada DRCU serta sistem kontrol dan pemrosesan digital pada TCU akan menghitung dan menentukan frekuensi selanjutnya, dan memprogram sebuah pasangan synthesizer Tx dan Rx untuk menuju ke frekuensi yang telah dihitung.
Teknik synthesizer hopping ini sangat baik untuk diterapkan pada sel-sel dengan jumlah carrier yang sedikit. Untuk sel-sel dengan jumlah carrier yang banyak, teknik baseband hopping merupakan teknik yang paling baik. Dan kedua teknik ini tidak bisa diterapkan sekaligus pada sebuah site BTS.
Proses Uplink dan Downlink
Proses Uplink-Downlink merupakan suatu panggilan-dipanggil pada jaringan GSM yang bekerja berdasarkan FDMA (Frequency Division Multiple Access). Berikut proses Uplink-Downlink pada jaringan GSM :
Uplink :
SMS
pertama kali ditemukan oleh GSM pioners di Eropa. Standardisasi di
bawah Lembaga Europan Telecommunications Standards Institute. SMS
diciptakan untuk menyediakan infrastrukture transportasi pesan singkat
yang mempunyai maksimal 140 bytes(8 bit objek). Pada jaringan mobile
telekomunikasi, trasnportasi data dapat dilakukan pada jaringan GSM dan
GPRS. SMS berbentuk bilangan biner yang memuat informasi penting untuk
menghasilkan message header untuk trasnsportasi data dan messsage body
sebagai payload. Skema dasar pengalamatan SMS adalah nomor mobile
pnone yang disebut MSISDN.
SMS dibuat melalui telepon selular atau alat lainnya (misalnya Personal Computer). Perangkat tersebut dapat menerima dan mengirim SMS dengan menghubungkan perangkat melalui jaringan GSM. Semua perangkat tersebut mempunyai lebih dari satu nomor MSISDN disebut Short Message Entities lihat gambar jaringan GSM SMS di bawah :
SME sebagai titik awal (sumber) dan sebagai titik akhir (penerima). SME selalu terhubung dengan Short Message Service Center (SMSC) dan tidak pernah terhubung langsung dengan lainnya. SME dapat berupa telepon selular, SMS pada telepon selular ada dua macam yaitu Mobile Oriented message (MO) dan Mobile Terminated messsage (MT). MO messages dikirim oleh telepon selular ke SMSC. Mobile Terminated messages menerima pesan pada telepon selular kedua pesan di-enkodekan secara berbeda selama proses transmisi.
SME dapat juga berupa computer yang dilengkapi software pembuat pesan, seperti Ozeki Message Server. yang dapat menghubungkan langsung dengan SMSC service provider. untuk komunikasi tersebut dilakukan dengan menghubungkan mobile phone dengan PC melalui kabel data atau IP link secara langsung.
SMS Network Architecture and Internal Protocols
Jaringan SMSM pada operator GSM service provider menggunakan 4 layers transport :
Untuk
memahami bagaimana cara kerja SMS dari telepon selular ke SMSC
perhatikan gambar di bawah. Pada gambar terlihat protokols yang
digunakan pada jaringan GSM. seperti yang terlihat Mobile Station
mengirimkan pesan sms ke GSM base station (BTS) melaui media wireless.
Setelah pesan mencapai jaringan backbone provider. Mobile Swicthing
Center (MSC), Home Local Register (HLR) dan Visitor Local Register (VLR)
bekerja untuk mencari pesan secara tepat dar iShort MEssage Service
Center (SMSC).
Kekurangan dan Kelebihan Jaringan GSM
Kelebihan :
Alokasi spektrum frekuensi untuk GSM awalnya dilakukan pada tahun 1979. Spektrum ini terdiri atas dua buah sub-band masing-masing sebesar 25MHz, antara 890MHz - 915MHz dan 935MHz - 960MHz. Sebuah sub-band dialokasikan untuk frekuensi uplink dan sub-band yang lain sebagai frekuensi downlink.
Akibat kenaikan redaman atas kenaikan frekuensi, biasanya sub-band terendah dipakai untuk uplink, agar daya yang ditransmisikan oleh MS (mobile system atau lebih dikenal handphone) ke BTS (Base Transmitter Station yaitu seperti sentral telepon di PSTN/POTS, namun memiliki fungsi lebih) tidak perlu besar. Kalau digunakan sub-band yang satu lagi, mungkin anda perlu melakukan recharge batere handphone berulang kali untuk mendapatkan kualitas sama dengan saat ini.
Kemudian kedua sub-band tersebut dibagi lagi menjadi kanal-kanal, sebuah kanal pada satu sub-band memiliki pasangan dengan sebuah kanal pada sub-band yang lain. Tiap sub-band dibagi menjadi 124 kanal, yang kemudian masing-masing diberi nomor yang dikenal sebagai ARFCN (Absolute Radio Frequency Channel Number). Jadi sebuah MS yang dialokasikan pada sebuah ARFCN akan beroperasi pada satu frekuensi untuk mengirim dan satu frekuensi untuk menerima sinyal.
Pada jaringan GSM, jarak antar pasangan dengan ARFCN sama selalu 45MHz, dan bandwidth tiap kanal sebesar 200kHz. Kanal pada tiap awal sub-band digunakan sebagai guard band. Silakan anda hitung, maka spektrum GSM akan menghasilkan 124 ARFCN, masing-masing diberi nomor 1 sampai 124. Kanal sebanyak 124 inilah yang nantinya dibagi-bagi buat operator-operator GSM yang ada di suatu negara.
Untuk mengantisipasi perkembangan jaringan di masa mendatang, telah dilokasikan tambahan 10MHz frekuensi pada masing-masing awal sub-band. Ini dikenal sebagai EGSM (Extended GSM). Jadi spektrum EGSM ini 880MHz - 915MHz buat uplink dan 925MHz - 960MHz buat downlink. Hal tersebut memberi tambahan 50 ARFCN menjadi 174. Tambahan ARFCN ini diberi nomor 975 - 1023.
GSM merupakan teknologi untuk pelayanan telepon selular digital dimana GSM bekerja berdasarkan metode multiplexing TDMA (Time Division Multiple Accesss) dan FDMA (Frequency Division Multiple Accesss).
TDMA (Time Division Multiple Accesss)
Fundamental unit dari waktu pada TDMA disebut burst period dimana besarnya 15/26 ms (0,577 ms). Delapan burst period dikelompokkan ke dalam TDMA frame (120/26 ms atau 4,615 ms), dimana membentuk unit dasar untuk pendefinisian dari logical channel. Satu channel adalah satu burst periode per TDMA frame. Channel didefinisikan berdasarkan cacah dan posisi dari burst period yang berkaitan. Semua pendefinisian ini merupakan siklus, dan pola keseluruhan berulang kira-kira setiap 3 jam. Channel dapat dibagi ke dalam dedicated channel, di mana dialokasikan untuk mobile station, dan common channel, di mana digunakan oleh mobile station dalam idle mode (keadaan diam).
FDMA (Frequency Division Multiple Accesss)
FDMA melakukan pembagian frekuensi dari bandwidth maksimum 25Mhz ke dalam 124 gelombang karier berfrekuensi 200kHz. Satu atau lebih dari gelombang carrier ini ditransimisikan ke tiap base station. Setiap frekuensi dari gelombang carrier ini akan dibagi dalam waktu, menggunakan skema TDMA.
DCS 1800
Seiring dengan evolusi GSM, diputuskan untuk menerapkan teknologi ini pada PCN (Personal Communication Networks). Hal ini membutuhkan perubahan pada interafce udara untuk memodifikasi frekuensi operasinya. Frekuensi modifikasinya antara 1710MHz - 1785MHz untuk uplink dan 1805MHz - 1880MHz untuk downlink. Teknik ini menyediakan 374 ARFCN dengan pemisahan frekuensi sebesar 95MHz antara uplink dan downlink.
Teknik PCN ini dikembangkan di Eropa, khususnya di Inggris. Di Inggris (Raya) ARFCN ini telah dibagi-bagi antara keempat operator jaringan yang ada di sana. Dua di antaranya, Orange dan One to One, beroperasi pada daerah GSM 1800, sementara dua yang lainnya, Vodafone dan Cellnet, telah dialokasikan kanal GSM 1800 pada puncak jaringan GSM 900 mereka. ARFCN ini diberi nomor 512 - 885. Porsi pada puncak band digunakan oleh DECTs (Digital Enhanced Cordless Telephony).
PCS 1900
PCS 1900 merupakan adaptasi GSM yang lain ke dalam band 1900MHz. Teknik ini digunakan di Amerika Serikat di mana FCC (Federal Communication Commission) telah membaginya menjadi 300 ARFCN dan mengumumkan lisensi pada berbagai macam operator untuk mengimplementasikan jaringan GSM. Pemisahan frekuensinya sebesar 80MHz, dan pembagian frekuensinya adalah 1850MHz - 1910MHz untuk uplink dan 1930MHz - 1990MHz untuk downlink.
Teknik Modulasi dan Bandwidth
Teknik modulasi yang digunakan pada GSM adalah GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying). Teknik ini bekerja dengan melewatkan data yang akan dimodulasikan melalui Filter Gaussian. Filter ini menghilangkan sinyal-sinyal harmonik dari gelombang pulsa data dan menghasilkan bentuk yang lebih bulat pada ujung-ujungnya. Jika hasil ini diaplikasikan pada modulator fasa, hasil yang didapat adalah bentuk envelope yang termodifikasi (ada sinyal pembawa). Bandwidth envelope ini lebih sempit dibandingkan dengan data yang tidak dilewatkan pada filter gaussian.
Bandwidth yang dialokasikan untuk tiap frekuensi pembawa pada GSM adalah sebesar 200kHz. Pada kenyataannya, bandwidth sinyal tersebut lebih besar dari 200kHz, bahkan setelah dilakukan pemfilteran gaussian pun hal itu tetap terjadi. Akibatnya sinyal akan memasuki kanal-kanal di sebelahnya. Jika pada satu sel (akan dijelaskan kemudian) terdapat BTS dengan frekuensi pembawa yang sama atau bersebelahan kanal, maka akan terjadi interferensi akibat overlapping tersebut. Begitu juga jika sel-sel yang bersebelahan memiliki frekuensi pembawa sama atau berdekatan. Alasan inilah yang menyebabkan mengapa dalam satu sel atau antara sel-sel yang berdekatan tidak boleh menggunakan kanal yang sama atau berdekatan.
Pembagian Sel
Pembagian area dalam kumpulan sel-sel merupakan prinsip penting GSM sebagai sistem telekomunikasi selular. Sel-sel tersebut dimodelkan sebagai bentuk heksagonal. Tiap sel mengacu pada satu frekuensi pembawa / kanal / ARFCN tertentu. Pada kenyataannya jumlah kanal yang dialokasikan terbatas, sementara jumlah sel bisa saja berjumlah sangat banyak. Untuk memenuhi hal ini, dilakukan teknik pengulangan frekuensi (frequency re-use). Antara sel-sel yang berdekatan frekuensi yang digunakan tidak boleh bersebelahan kanal atau bahkan sama.
Jelas bahwa semakin besar jumlah himpunan kanal, semakin sedikit jumlah kanal tersedia per sel dan oleh karenanya kapasitas sistem menurun. Namun, peningkatan jumlah himpunan kanal menyebabkan jarak antara sel yang berdekatan kanal semakin jauh, dan ini mengurangi resiko terjadi interferensi. Sekali lagi, desain sistem GSM memerlukan kompromi antara kualitas dan kapasitas.
Pada kenyataannya, model satu sel dengan satu kanal transceiver (TRx, tentunya menggunakan antena omni-directional) jarang digunakan. Untuk lebih meningkatkan kapasitas dan kualitas, desainer melakukan teknik sektorisasi. Prinsip dasar sektorisasi ini adalah membagi sel menjadi beberapa bagian (biasanya 3 atau 6 bagian; dikenal dengan sektorisasi 120o atau 30o). Tiap bagian ini kemudian menjadi sebuah BTS (Base Transceiver Station). Kebanyakan vendor memperbolehkan sampai dengan 4 TRx per BTS untuk sektorisasi 120o. Jika digunakan TDMA pada TRx, menghasilkan 8 kanal TDMA tiap TRx, Anda bisa menghitung bahwa dalam satu sel dapat menampung trafik yang setara dengan 3 X 4 X 8 = 96 kanal TDMA atau sebesar 82,42 erlang dengan GoS 2%. (Erlang merupakan satuan trafik dan GoS(Grade of Service) menyatakan derajat keandalan layanan, berapa jumlah blocking yang terjadi terhadap panggilan total).
Pada prakteknya tidak semua kanal TDMA tersebut bisa digunakan untuk kanal pembicaraan (TCH = Traffic Channel). Dalam sebuah BTS juga diperlukan SDCCH (Stand-alone Dedicated Control Channel) yang digunakan untuk call setup dan location updating serta BCCH (Broadcast Control Channel) yang merupakan kanal downlink yang memberikan informasi dari BTS ke MS mengenai jaringan, sel yang kedatangan panggilan, dan sel-sel di sekitarnya.
Bagian paling rendah dari sistem GSM adalah MS (Mobile Station). Bagian ini berada pada tingkat pelanggan dan portable. Pada tiap sel terdapat BTS (Base Transceiver Station). BTS ini fungsinya sebagai stasiun penghubung dengan MS. Jadi, merupakan sistem yang langsung berhubungan dengan handphone Anda.
BTS pada dasarnya hanya merupakan "pesuruh" saja. Otak yang mengatur lalu-lintas trafik di BTS adalah BSC (Base Station Controller). Location Updating, penentuan BTS dan proses handover pada percakapan ditentukan oleh BSC ini. Beberapa BTS pada satu region diatur oleh sebuah BSC.
BSC-BSC ini dihubungkan dengan MSC (Mobile Switching Center). MSC merupakan pusat penyambungan yang mengatur jalur hubungan antar BSC maupun antara BSC dan jenis layanan telekomunikasi lain (PSTN, operator GSM lain, AMPS, dll).Saat ini teknik switching terus berkembang, dan begitu pula pada layanan GSM. Beberapa operator GSM di Indonesia telah menerapkan Intelegent Network lanjutan dalam teknik switchingnya.
Frequency Hopping
Frequency hopping merupakan fitur yang diterapkan pada interface udara, yakni lintasan radio ke MS. Teknik ini dapat mengurangi redaman akibat efek multipath fading. GSM hanya merekomendasikan satu jenis frequency hopping, yakni baseband hopping. Namun beberapa vendor, seperti Motorola, menyediakan tipe frequency hopping yang lain, yang disebut Synthesizer Hopping.
Baseband Hopping digunakan jika base station memiliki beberapa DRCU/TCU tersedia. Aliran data secara sederhana dilalukan pada frekuensi dasar ke berbagai macam DRCU/TCU. Setiap data beroperasi pada frekuensi yang tetap, mengacu pada urutan hopping yang ditentukan. DRCU/TCU yang berbeda akan menerima sebuah timeslot yang spesifik pada setiap frame TDMA, berisi informasi yang ditujukan kepada MS-MS yang berbeda.
Synthesizer Hopping menggunakan kelincahan ferkuensi dari DRCU/TCU untuk mengubah frekuensi-frekuensi pada sebuah basis timeslot untuk transmisi maupun menerima. SCB pada DRCU serta sistem kontrol dan pemrosesan digital pada TCU akan menghitung dan menentukan frekuensi selanjutnya, dan memprogram sebuah pasangan synthesizer Tx dan Rx untuk menuju ke frekuensi yang telah dihitung.
Teknik synthesizer hopping ini sangat baik untuk diterapkan pada sel-sel dengan jumlah carrier yang sedikit. Untuk sel-sel dengan jumlah carrier yang banyak, teknik baseband hopping merupakan teknik yang paling baik. Dan kedua teknik ini tidak bisa diterapkan sekaligus pada sebuah site BTS.
Proses Uplink dan Downlink
Proses Uplink-Downlink merupakan suatu panggilan-dipanggil pada jaringan GSM yang bekerja berdasarkan FDMA (Frequency Division Multiple Access). Berikut proses Uplink-Downlink pada jaringan GSM :
Uplink :
- Pelanggan mengaktifkan ponsel --> inisialisasi / log on.
- pelanggan akan mendapatkan koneksi ke cell site terdekat.
- BS memeriksa SIM Card untuk validasi account dan keanggotaan pelanggan, jika masih aktif panggilan akan diproses lebih lanjut.
- BS akan melakukan identifikasi informasi tentang cell site yang terdiri dari : carrier wireless, kode area lokasi dan frekuensi yang digunakan.
- Ponsel akan memeriksa Broadcast Control Channel (BCCH) yang berisi daftar channel dengan cara mengirim sinyal ke seluruh channel.
- Cell site terdekat akan memberikan level daya yang kuat pada ponsel.
- HLR pada MSC terdekat akan memeriksa lokasi nomor yang dipanggil, autentifikasi dan registrasi.
- VLR pada MSC akan memeriksa apakah ponsel pemanggil diijinkan melakukan panggilan (contoh : panggilan internasional).
- MSC akan mencarikan jalur sesuai dengan lokasi nomor yang dipanggil.
- Pada saat yang sama HLR akan diregistrasi oleh BS untuk menentukan lokasi ponsel pemanggil.
- Ponsel pemanggil akan mengirim pesan ke jaringan tentang lokasinya.
- Jika melakukan “Hand over” ke sel yang lain, HLR secara otomatis melakukan up-date serta melanjutkan monitoring sehingga rute tetap terjaga.
- SMS dilayani oleh SMS Centre (bisa lintas operator). Frekuensi yang digunakan untuk pengiriman SMS berbeda dengan frekuensi informasi suara, karena itu pada saat pelanggan sedang on-line, dapat juga sekaligus menerima SMS.
- Saat yang dipanggil menyalakan power ponsel, ponsel akan meneliti SID (System Identification Code) pada BSSC-nya. Control Channel ini adalah frekuensi khusus dimana ponsel dan base station saling terkoneksi, berisi pengaturan panggilan dan perubahan channel. Jika ponsel tidak mendapat koneksi dari control channel, berarti ponsel berada di luar jangkauan, ditandai dengan tampilan “No service”.
- Jika SID didapatkan, berarti ponsel sudah mendapat channel.
- Setelah identifikasi selesai, ponsel akan mengirim permintaan registrasi, MSC akan melacak lokasi ponsel di dalam database-nya. Dengan cara ini MSC mengetahui letak sel dimana ponsel berada dan mengirim nada dering ke ponsel tersebut.
- MSC akan memilih pasangan frekuensi dimana ponsel tersebut dapat digunakan untuk menerima panggilan.
- MSC akan berkomunikasi dengan ponsel penerima melalui BSSC untuk memberitahu penggunaan frekuensi, kemudian ponsel dan antena akan melakukan switch ke frekuensi tersebut sehingga terjadi koneksi dan percakapan dua arah dapat dilakukan.
- Saat penerima berada di batas area, Base Station dari sel terdekat akan memberikan indikasi kekuatan sinyal yang semakin melemah sehingga Base station yang didekati akan mendengar dan mengukur kekuatas sinyal ponsel yang mendekati. Selanjutnya akan memperkuat kembali sinyal tersebut. Komunikasi antar dua Base Station ini dikontrol oleh MSC atau MTSO sehingga ponsel dapat melakukan switch dari satu sel ke sel yang lain. Proses ini dinamakan “Hand Over”.
SMS dibuat melalui telepon selular atau alat lainnya (misalnya Personal Computer). Perangkat tersebut dapat menerima dan mengirim SMS dengan menghubungkan perangkat melalui jaringan GSM. Semua perangkat tersebut mempunyai lebih dari satu nomor MSISDN disebut Short Message Entities lihat gambar jaringan GSM SMS di bawah :
SME sebagai titik awal (sumber) dan sebagai titik akhir (penerima). SME selalu terhubung dengan Short Message Service Center (SMSC) dan tidak pernah terhubung langsung dengan lainnya. SME dapat berupa telepon selular, SMS pada telepon selular ada dua macam yaitu Mobile Oriented message (MO) dan Mobile Terminated messsage (MT). MO messages dikirim oleh telepon selular ke SMSC. Mobile Terminated messages menerima pesan pada telepon selular kedua pesan di-enkodekan secara berbeda selama proses transmisi.
SME dapat juga berupa computer yang dilengkapi software pembuat pesan, seperti Ozeki Message Server. yang dapat menghubungkan langsung dengan SMSC service provider. untuk komunikasi tersebut dilakukan dengan menghubungkan mobile phone dengan PC melalui kabel data atau IP link secara langsung.
SMS Network Architecture and Internal Protocols
Jaringan SMSM pada operator GSM service provider menggunakan 4 layers transport :
- SM-AL (Aplication Layer)
- SM-TL (Transfer Layer)
- SM-RL (Relay Layer)
- SM-LL (Lower Layer)
Kekurangan dan Kelebihan Jaringan GSM
Kelebihan :
- Kualitas suara digital yang bagus.
- Adanya layanan prepaid calling, layanan ini memungkinkan orang-orang yang tidak bisa atau tidak ingin mengikat kontrak dengan suatu operator, dapat menggunakan layanan GSM. Sebagai contoh : pelajar dan para remaja bisa mendapatkan prepaid account yang bisa mereka atur sendiri, tanpa memerlukan orang tua yang mengatur dan menyetujui sebuah contrated account.
- Kecenderungan masyarakat untuk terus mengikuti perkembangan teknologi membuat mereka sering mengganti telepon seluler mereka. Tentunya akan sangat merepotkan dan tidak efisien jika setiap kali mengganti ponsel harus mengganti nomor telepon mereka. Pada sistem GSM, dikenal adanya SIM-Card (Subscriber Identity Module). Dengan SM-Card ini memungkinkan pengguna GSM untuk mengganti-ganti ponsel tanpa harus mengganti nomor telepon. Ini dikarenakan SIM-Card kompatibel dengan semua ponsel berbasis GSM. Berbeda dengan Sistem PTSN maupun R-UIM yang digunakan pada sistem CDMA.
- Banyaknya vendor-vendor telepon seluler yang menyediakan ponsel berbasis GSM semakin mempopulerkan GSM. Ini dapat dibandingkan dengan ponsel berbasis CDMA yang masih dapat kita hitung penyedianya khususnya di Indonesia.
- Beranekaragamnya jenis ponsel GSM yang tersedia di pasaran mulai dari yang murah sampai yang sangat mahal. Tentunya hal ini meungkinkan masyarakat untuk memilih ponsel yang sesuai dengan keinginan dan budget mereka. Khususnya di Indonesia, tersedianya ponsel kelas Low-End membuat semakin banyak kalangan yang mampu memiliki ponsel dengan harga yang relatif terjangkau.
- Penggunaan Quad-band dalam sistem GSM sekarang ini memungkinkan roaming internasional, yang tentunya tergantung pada operator penyedia jasa GSM. Mengizinkan operator jaringan untuk menawarkan jasa roaming berarti pengguna dapat menggunakan telepon mereka di seluruh dunia.
- Perkembangan fitur-fitur ponsel berbasis GSM yang sangat cepat ikut mempengaruhi selera masyarakat. Hal ini dapat kita lihat sekarang ini di mana teknologi ponsel telah mampu memasukkan dan menyatukan radio, kalender, video cam, agenda book, kamera digital, MP3, dan masih banyak fitur lainnya ke dalam satu ponsel.
- Adanya fasilitas SMS (Short Message System) memungkinkan pengiriman berita dalam bentuk teks yang sangat murah. Walaupun pada sistem CDMA pun terdapat fasilitas tersebut, namun sistem GSM lah yang pertama kali mempopulerkan jenis layanan ini. Pada mulanya fasilitas SMS ini digunakan untuk membidik pasaran remaja yang identik dengan kirim-mengirim pesan dengan biaya semurah mungkin. Namun sekarang akhirnya menjadi populer di semua lapisan masyrakat.
- Dukungan sebagian besar operator terhadap sistem GSM, masih lebih banyak dibandingkan dengan dukungan terhadap sistem CDMA yang cenderung masih terbilang sedikit.
- Biaya pembangunan jaringan yang relatif mahal
- Belum adanya perjanjian antara sesama provider untuk menyamakan tarif di seluruh dunia.
- Rendahnya keamanan. Kebanyakan model mobile phone jaman dulu tidak banyak memiliki model sekuriti yang didesain di dalamnya. Masalah terhadap model jenis ini adalah ”kloning”, sebuah variant dari pencurian identitas, dan ”scanning” diman orang ketiga dalam suatu local area dapat meng-intercept dan menyadap suatu panggilan. Telepon analog juga dapat disadap dengan menggunakan radio scanner. Meskipun saat ini model digital system terbaru (seperti GSM) telah berupaya untuk mengatasi ini , masalah keamanan tetap ada. Kelemahan-kelemahan telah ditemukan di banyak protokol terbaru yang tetap memungkinkan adanya kemungkinan penyadapan atau kloning.
- Berdampak buruk bagi kesehatan. Dengan semakin banyaknya perkembangan teknologi, kekhawatiran telah muncul mengenai dampak kesehatan dari penggunaan mobile phone (GSM). Ada sebagian kecil bukti sains yang menunjukkan peningkatan di beberapa tipe tertentu tumor pada pengguna mobile phone secara jangka panjang dan kontinu. Beberapa penelitian terbaru di Eropa juga memberikan bukti yang signifikan adanya kerusakan genetis dalam kondisi tertentu. Namun, sejauh ini organisasi kesehatan dunia (WHO) masih menganggap bahwa efek dari gelombang elektromagnet yang dihasilkan frekuensi radio yang digunakan pada GSM tidak memiliki dampak negatif yang benar-benar terbukti terhadap kesehatan manusia. Dampak kesehatan yang kontroversial namun tetap penting untuk dibicarakan adalah hubungannya dengan kecelakaan lalu lintas. Beberapa studi telah menunjukkan bahwa pengendara sepeda motor memiliki resiko tabrakan dan kehilangan kontrol dari kendaraannya saat menggunakan mobile phone ketika mengemudi yang jauh lebih tinggi, meskipun menggunakan handsfree system. Studi dari The New England Journal Medicine mengatakan pengguna mobile phones saat mengemudi empat kali lebih sering mengalami kecelakan dibandingkan mereka yang tidak. Sebuah eksperimen yang dilakukan oleh MythBuster, sebuah TV show america, menyimpulkan menggunakan mobile phone ketika mengemudi memiliki resiko yang sama dengan mengemudi dibawah pengaruh alkohol. Bahkan di beberapa negara saat ini telah melarang penggunaan mobile phone saat mengemudi, sedikitnya sudah ada 25 negara yang menerapkan larangan ini, antara lain : Israel, Jepang, dan Portugal.
Comments
Post a Comment