Komunikasi data pada teknologi GSM
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.
Saat ini GSM telah mampu
melayani layanan data pesan SMS dan 14.4-Kbps circuitswitched data service
untuk data dan fax. Kecepatan transfer data 14.4 Kbps ini relative lebih lambat
bila dibandingkan dengan wireline modem yang pada umumnya memiliki kecepatan
33.6 dan 56 Kbps. Untuk meningkatkan kemampuan layanan data pada jaringan GSM,
maka operator dan penyedia infrastruktur GSM (provide) telah menspesifikasikan
pengembangan generasi baru GSM yakni GSM pase II yang mampu memberikan layanan
teknologi sebagai berikut :
1. High-Speed Circuit-Switched Data (HSCD) dengan menggunakan beberapa
ciruit cannel.
2. GPRS untuk memberikan layanan akses paket radio ke jaringan paket
data eksternal semisal X.25 atau Internet.
3. Enhanced Data Rate for GSM Evolution (EDGE) yang menggunakan skema
modulasi baru untuk menghasilkan nilai troughput yang lebih besar hingga
mencapai tiga kalinya bila dibandingkan dengan GPRS dan HSCD.
4. Universal Mobile Telecomunication System (UMTS), teknologi wireless
baru yang menggunakan infrastruktur deployment.
5. Pengembangan-pengembangan GSM tersebut memungkinakan pengiriman /
komunikasi data dengan nilai troughput yang lebih besar, efisiensi spektral
yang lebih baik, dan waktu panggilan setup yang semakian rendah.
Pada awal tahun 80-an, teknologi telekomunikasi seluler mulai berkembang
dan banyak digunakan. Tapi teknologinya masih analog, seperti AMPS, TACS, dan
NMT. Karena menggunakan teknologi yang masih analog, beberapa system yang
dikembangkan di beberapa negara yang berbeda tidak saling kompatibel satu
dengan yang lainnya, sehingga mobilitas user sangat terbatas pada suatu area
system teknologi tertentu saja.
Untuk mengatasi keterbatasan yang terdapat pada sistem-sistem analog
sebelumnya, pada tahun 1982, negara – negara Eropa membentuk sebuah organisasi
bertujuan untuk menentukan standard-standard telekomunikasi mobile yang dapat
dipakai di semua Negara Eropa. Organisasi ini diberi nama Group Speciale Mobile
(GSM). Pembentukan organisasi ini dilatarbelakangi oleh keadaan di tiap-tiap
negara Eropa pada saat itu yang masih menggunakan system telekomunikasi
wireless yang analog dan tidak compatible antara negara, sehingga tidak
memungkinkan dilakukannya roaming antar negara. Organisasi ini kemudian
menghasilkan standard-standard telekomunikasi bergerak yang kemudian dikenal
dengan GSM (Global System for Mobile communication).
GSM sendiri mulai
diimplementasikan di negara eropa pada awal tahun 1990-an. Pemakaian GSM
kemudian meluas ke Asia dan benua Amerika. Pada saat ini GSM merupaka teknologi
komunikasi bergerak yang paling banyak digunakan di seluruh dunia. Pada akhir
tahun 2005, pelanggan GSM di dunia sudah mencapai 1,5 billion pelanggan dan
merupakan teknologi yang paling banyak digunakan.
Di Eropa, pada awalnya GSM didesign untuk beroperasi pada band frekuensi
900 MHz, dimana untuk frekuensi uplinknya digunakan frekuensi 890-915 MHz, dan
frekuensi downlinknya menggunakan frekuensi 935 – 960 MHz. Dengan bandwidth
sebesar 25 MHZ yang digunakan ini (915 - 890 = 960 – 935 = 25 MHz), dan lebar
kanal sebasar 200 kHz, maka akan didapat 125 kanal, dimana 124 kanal digunakan
untuk voice dan 1 kanal untuk signaling.
Pada perkembangannya, jumlah kanal sebanyak 124 kanal tidak mencukupi untuk
memenuhi kebutuhan yang disebabkan pesatnya pertambahan jumlah subscriber.
Untuk memenuhi kebutuhan kanal yang lebih banyak ini, maka regulator GSM di
Eropa mencoba menggunakan tambahan frekuensi untuk GSM pada band frekuensi di
range 1800 MHZ, yaitu band frekuensi pada 1710-1785 MHz sebagai frekuensi
uplink dan frekuensi 1805-1880 MHZ sebagai frekuensi downlinknya. Kemudian GSM
dengan band frekuensi 1800 MHZ ini dikenal dengan sebutan GSM 1800. Pada GSM
1800 ini tersedia bandwidth sebesar 75 MHz (1880-1805 = 1785-1710 = 75 MHz).
Dengan lebar kanal tetap sama seperti GSM 900, yaitu 200 KHz, maka pada GSM
1900 akan tersedia kanal sebanyak 375 kanal.
GSM yang awalnya hanya digunakan di Eropa, kemudian meluas ke Asia dan
Amerika. Di Amerika Utara, dimana sebelumnya sudah berkembang teknologi lain
yang menggunakan frekwensi 900 MHZ dan juga 1800 MHz, sehingga frekuensi ini
tidak dapat lagi digunakan untuk GSM. Maka regulator telekomunikasi di sini
memberikan alokasi frekuensi 1900 MHZ untuk peng-implementasian GSM di Amerika
Utara. Pada GSM 1900 ini, digunakan frekuensi 1930-1990 MHz sebagai freukwensi
downlink dan frekuensi 1850-1910 MHz sebagai frekuensi uplinknya.
Frekuensi ini merupakan frekuensi yang paling banyak digunakan di dunia.
GSM 900 menggunakan frekuensi Uplink 890-915 MHz dan frekuensi Downlink 935-960
MHz. Dengan lebar kanal sebesar 200 KHz maka akan memiliki kanal sebanyak 124
kanal. Untuk memenuhi kebutuhan kanal yang semakin banyak, maka digunakanlah
Extended GSM yaitu dengan menambah 50 kanal. Duplex spacing (jarak frekuensi
antara uplink dengan downlink) sebesar 45 MHz. GSM 1800 menggunakan frekuensi
uplink 1710-1785 MHz dan frekuensi downlink sebesar 1805-1880 MHz dengan duplex
spacing sebesar 95 MHz.
Digunakan di USA dan Kanada. Terkadang frekuensi ini disebut dengan
frekuensi 800, karena pertama kali digunakan untuk AMPS disebut frekuensi “800
MHz”. Frekuensi uplink sebesar 824-849 MHz dan frekuensi downlink sebesar
869-894 MHz dengan duplex spacing sebesar 47 MHz. GSM 850 memiliki kanal sebanyak
128-251 kanal.
Frekuensi uplink digunakan pada 1850-1910 MHz dan frekuensi downlink pada
1930-1990 MHz dengan duplex spacing sebesar 80 MHz. GSM 1900 memiliki kanal
sebanyak 512-810 kanal.
Secara umum, network element dalam aristektur jaringan GSM dapat dibagi
menjadi :
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).
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:
o
Mobile Equipment (ME) atau handset
o
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 :
o
meng-asign channel ke MS pada saat MS akan melakukan pembangunan hubungan.
o
menerima dan mengirimkan sinyal dari dan ke MS, juga mengirimkan/menerima
sinyaldengan frekuensi yang berbeda-beda dengan hanya menggunakan satu antena
yang sama.
o
mengontrol power yang di transmisikan ke MS.
o
Ikut mengontrol proces handover.
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 :
o
Melakukan fungsi radio resource management pada BTS-BTS yang ada di
bawahnya.
o
Mengontrol proces handover inter BSC dan juga ikut serta dalam proces
handover intra BSC.
o
Menghubungkan BTS-BTS yang berada di bawahnya dengan OMC sebagai pusat
operasi dan maintenance.
o
Ikut terlibat dalam proces Call Control seperti call setup, routing,
mengontrol dan men-ternimate call.
o
Melakukan dan mengontrol proces timing advance control, yaitu mengontrol
sinyal-sinyal yang diterima dari MS yang bergerak, sehingga tidak saling
overlap.
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 :
o
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).
o
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).
o
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.
o
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 :
o
VLR MSC yang baru akan meng-check di daabase-nya apakah record MS tersebut
sudah ada atau belum. Proces pengecheckan dilakukan dengan menggunakan IMSI.
o
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.
o
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.
o
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:
o
Peralatan yang diijinkan untuk mengadakan hubungan pembicaraan kemanapun
o
Peralatan yang dibatasi dan hanya diijinkan mengadakan hubungan pembicaraan
ketujuan yang terbatas
o
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 :
o
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.
o
Configuration Management : sebagai interface untuk melakukan/merubah
configurasi network element yang terhubung dengannya.
o
Performance Management : Berapa OMC ada yang dilengkapi juga dengan fungsi
performance management, yaitu fungsi untuk memonitor performance dari network
element yang terhubung dengannya.
o
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.
http://www.unisbank.ac.id
http://mardiutomo.com
1.
Dornan, Andy, The Essential Guide to Wireless Communication Applications,
Prentice Hall Inc., NJ, 2001.
2.
The International Engineering Consortium, Global System for Mobile
Communication (GSM), www.iec.org, 2005.
.png)
