NIM : 0610 3033 0978
GSM (GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE)
1. Pendahuluan
GSM (Global system for Mobile) adalah generasi kedua dari
standar system selular. Sistem selular yang tengah dikembangkan untuk mengatasi
problem fragmentasi yang terjadi pada standar pertama di negara Eropa. GSM
adalah sistem standar selular pertama didunia yang menspesifikasikan digital
modulation dan network level architectures and service. Sebelum
muncul standar GSM ini negara-negara di Eropa menggunakan standar yang
berbeda-beda, sehingga pada saat itu tidak memungkinkan seorang pelanggan
menggunakan single subscriber unit untuk menjangkau seluruh benua Eropa.
Pada awalnya sistem GSM ini dikembangkan untuk melayani sistem
seluler di Eropa dan menjanjikan jangkauan network yang lebih luas seperti
halnya penggunaan ISDN. Pada perkembangaannya sistem GSM ini mengalami kemajuan
pesat dan menjadi standar yang paling populer di seluruh dunia untuk sistem
seluler. Bahkan pertumbuhannya diprediksikan akan mencapai 20 sampai 50 juta
pelanggan pada tahun 2000.
Penggunaan alokasi frekuensi 900 MHz oleh GSM ini diambil
berdasarkan rekomendasi GSM (Gropue special Mobile) comitte yang
merupakan salah satu grup kerja pada confe'rence Europe'ene Postes des
Telecommunication (CEPT). Namun pada akhirnya untuk alasan marketing GSM
berubah namanya menjadi yhe Global System for Mobile Communication, sedangkan
standar teknisnya diambil dari European Technical Standards Institute (ETSI).
1.1 Definisi GSM
Global System for Mobile Communication disingkat GSM adalah sebuah
teknologi komunikasi selular yang bersifat digital. Teknologi GSM banyak
diterapkan pada komunikasi bergerak, khususnya telepon genggam. Teknologi ini
memanfaatkan gelombang mikro dan pengiriman sinyal yang dibagi berdasarkan
waktu, sehingga sinyal informasi yang dikirim akan sampai pada tujuan. GSM
dijadikan standar global untuk komunikasi selular sekaligus sebagai teknologi
selular yang paling banyak digunakan orang di seluruh dunia.
1.2 Sejarah dan Perkembangan GSM
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.
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 cell. Selain itu, dengan luas cell 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.
1.3 Spesifikasi Teknis GSM
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 downlink nya
menggunakan 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 MHz ini akan tersedia sebanyak 375 kanal. Di
Eropa, standar-standar GSM kemudian juga digunakan untuk komunikasi railway,
yang kemudian dikenal dengan nama GSM-R.
2. Arsitektur Jaringan GSM
Teknologi GSM menggunakan sistem TDMA
dengan alokasi kurang lebih sekitar delapan pengguna di dalam satu channel frekuensi
sebesar 200 kHz per satuan waktu. Awalnya, frekuensi yang digunakan adalah 900
MHz. Pada perkembangannya frekuensi yang digunakan adalah 1800 MHz dan 1900
MHz. Kelebihan dari GSM adalah interface yang lebih bagi para provider
maupun para penggunanya. Selain itu, kemampuan roaming antar sesama provider
membuat pengguna dapat bebas berkomunikasi. Arsitektur jaringan GSM seperti
ditunjukkan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Arsitektur jaringan GSM
Pada Gambar 2.1 Arsitektur Jaringan GSM terdiri dari
perangkat-perangkat yang saling mendukung, dari 4 subsistem yang terkoneksi dan
berinteraksi antar sistem dan dengan user melalui network interface,
4 subsistem tersebut yaitu : MS (Mobile Station), BSS (Base Station
Subsystem), NSS (Network Sub-System) dan OSS (Operation and
Support System).
Dalam sistem GSM mobile handset ini disebut
Mobile Station (MS). Sebuah sel dibentuk oleh cakupan area dari Base
Transceiver Station (BTS) yang melayani MS dalam area cakupannya. BTS bersama
beberapa dikendalikan oleh satu Base Station Controller (BSC). BTS dan BSC
bersama-sama membentuk Basis Subsystem Station (BSS). Lalu lintas gabungan dari
stasiun bergerak dalam sel masing-masing disalurkan melalui switch yang disebut
Mobile Switching Center (MSC). Koneksi yang berasal atau mengakhiri dari
telepon eksternal (PSTN) yang ditangani oleh gateway Gateway berdedikasi Mobile
Switching Center (GMSC). Arsitektur sistem GSM ditunjukkan pada gambar 2.1 di
bawah ini.
Selain entitas atas
beberapa database yang digunakan untuk tujuan kontrol
panggilan dan manajemen jaringan.
Database ini adalah Home Location Register (HLR), Visitor Location Register (VLR), Authentication Center (AUC),
dan Equipment Identity Register (EIR).Rumah
Location Register (HLR) menyimpan permanen (seperti
profil pengguna) serta temporer (seperti lokasi saat ini) informasi tentang semua pengguna terdaftar dengan jaringan. Sebuah VLR
menyimpan data tentang
pengguna yang sedang dilayani saat ini. Ini mencakup data
yang disimpan dalam HLR untuk
akses lebih cepat serta data
sementara seperti lokasi pengguna. AUC menyimpan
informasi otentikasi pengguna
seperti kunci untuk
enkripsi.
EIR menyimpan menyimpan
data tentang peralatan dan dapat digunakan untuk mencegah panggilan dari peralatan
dicuri. Semua peralatan
mobile dalam sistem GSM ditugaskan id
unik yang disebut IMSI (International Mobile Equipment Identity)
dan dialokasikan oleh
produsen peralatan dan didaftarkan
oleh penyedia layanan. Jumlah ini disimpan
dalam EIR. Para pengguna diidentifikasi oleh IMSI (Subscriber
Identity Module International) yang
disimpan dalam Subscriber Identity
Module (SIM) dari pengguna. Sebuah stasiun bergerak dapat digunakan hanya jika SIM yang berlaku dimasukkan ke dalam suatu peralatan dengan IMSI
yang valid. The ``
nyata'' nomor telepon berbeda dari id atas dan disimpan di
SIM.
2.1 MS (Mobile Station)
MS merupakan perangkat yang digunakan oleh
pelanggan untuk dapat memperoleh layanan komunikasi bergerak. MS dilengkapi
dengan sebuah smart card yang dikenal dengan SIM ( Subscriber Identity
Module ) yang berisi nomor identitas pelanggan.
2.2 BSS (Base Station Sub-System)
Terdiri atas Base Station Controller dan
Base Transceiver Station. Dimana fungsi dari BSS adalah mengontrol tiap
– tiap BTS yang terhubung kepadanya. Sedangkan fungsi dari BTS adalah untuk
berhubungan langsung dengan MS dan juga berfungsi sebagai pengirim dan penerima
sinyal. Memperlihatkan bagian BSS, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2
Gambar 2.2 Bagian (Base Station
Sub-System)
Terdiri dari tiga bagian:
1) BTS (Base Transceiver Station)
BTS merupakan perangkat pemancar dan
penerima yang memberikan pelayanan radio pada MS (Mobile Station). Dalam
BTS terdapat kanal trafik yang digunakan untuk komunikasi.
2) BSC (Base Station Controller)
BSC membawahi satu atau lebih BTS serta
mengatur trafik yang datang dan pergi dari BSC menuju MSC atau BTS. BSC
mengelola sumber radio dalam pemberian frekuensi untuk setiap BTS dan mengatur handover
ketika mobile station melewati batas antar cell.
3) TRAU (Transcoding and Rate Adaption Unit)
TRAU berfungsi untuk pengkodean pembicaraan
(speech transcoding) dari BSC ke MSC dan sebaliknya serta melakukan
penyesuaian kecepatan (rate adaption) data atau suara dari 64 Kbps yang
keluar dari MSC menjadi 16 Kbps yang menuju BSC untuk efisiensi kanal
transmisi.
2.3 NSS (Network Sub-System)
Network Switching Sub-system merupakan komponen utama switching jaringan
GSM. NSS juga terdiri dari database yang dibutuhkan untuk data pelanggan dan
pengaturan mobilitas. Fungsi utama dari NSS adalah mengatur komunikasi antara
jaringan GSM dengan jaringan telekomunikasi lain.
Komponen dari Network Switching Sub-system adalah
:
1) MSC (Mobile Switching Center)
MSC sebagai komponen utama dari NSS
memiliki peran yang sangat kompleks di dalam aspek kontrol dan security sistem
selular GSM, dimana fasilitas yang harus ditawarkan kepada pelanggan. MSC
memiliki fungsi berbeda tergantung posisinya pada jaringan. Secara umum
fungsi-fungsi yang dilakukan MSC : Call processing – termasuk mengontrol
call set-up data / suara, handover inter BSS dan inter MSC
dan mengontrol mobilitas pelanggan (Subscriber validation and location)
Operation and Maintenance Support – termasuk database management, pencatatan
dan pengukuran trafik Internetwork Interworking – Memanage interface antara
jaringan GSM dengan PSTN (Public
Switching Telephone Network), Billing – mencatat data tagihan panggilan.
2) HLR (Home Location
Register)
HLR adalah database yang digunakan
untuk menyimpan dan mengatur data-data pelanggan. HLR dianggap sebagai database
yang paling penting sejak HLR dapat menyediakan data-data pelanggan tetap,
termasuk status layanan pelanggan, informasi lokasi pelanggan berada, dan
status aktivasi pelanggan. Ketika pelanggan membeli nomor dari sebuah operator
seluler, mereka akan teregistrasi dalam HLR milik operator tersebut. HLR dapat
disatukan dengan MSC/VLR atau sebagai HLR yang berdiri sendiri.
3) VLR (Visitor Location Register)
VLR merupakan database yang memiliki
informasi pelanggan sementara yang diperlukan oleh MSC untuk melayani pelanggan
yang berkunjung dari area lain. VLR selalu berintegrasi dengan MSC. Ketika
sebuah MS berkunjung ke sebuah MSC area yang baru, VLR akan terkoneksi ke MSC
dan MSC akan meminta data tentang MS tersebut dari HLR tempat MS teregistrasi.
Selanjutnya, jika MS membangun hubungan, VLR akan memberikan informasi yang
dibutuhkan untuk call set-up tanpa harus berkoordinasi dengan HLR setiap waktu.
4) EIR (Equipment Identity Register)
EIR merupakan database yang
mengandung informasi tentang identitas peralatan mobile yang mencegah calls
dari pencurian, ketidakamanan, atau ketidakfungsian MS. AUC dan EIR
diimplementasikan sebagai bagian yang berdiri sendiri atau kombinasi bagian
AUC/EIR.
5) AUC (Authentication Center)
Unit yang disebut AUC menyediakan
parameter-parameter autentikasi dan encryption yang memeriksa identitas pemakai
dan memastikan kemantapan dari setiap call. AUC melindungi operator network dari
berbagai tipe penipuan yang ada dalam dunia seluler saat ini. AUC dapat
diimplementasikan dalam HLR untuk tipe GSM R6.1/R3.
6) IWF (Inter Working Function)
IWF melakukan adaptasi data rate antara
PLMN (Public Land Mobile Network) dengan Jaringan lain yang sudah ada.
7) EC (Echo Canceller)
EC melakukan tugas untuk menekan Echo untuk
semua kontak suara.
2.4 OSS (Operation and Support System)
OSS (Operation and Support System)
memiliki perangkat utama yang disebut OMC (Operation and Maintenance Center)
dimana OMC merupakan pusat pengendali jaringan yang mengontrol dan memonitor
seluruh kejadian yang ada pada jaringan selular termasuk kualitas pelayanan
yang disediakan oleh jaringan. Setiap element jaringan melaporkan status / kondisi,
demikian bila terjadi kerusakan atau masalah maka setiap kasus akan dilaporkan
ke OMC berupa alarm secara otomatis sehingga memudahkan untuk menentukan
tindakan tepat yang akan diambil guna mengatasi masalah pada jaringan.
2.5 Keunggulan GSM Sebagai Teknologi
Generasi Kedua (2G)
GSM sebagai sistem telekomunikasi selular
digital memiliki keunggulan yang jauh lebih banyak dibanding sistem analog, di
antaranya:
a. 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.
b.
Sifatnya
yang sebagai standar internasional memungkinkan international roaming.
c. Dengan
teknologi digital, tidak hanya mengantarkan suara, tapi memungkinkan servis
lain seperti teks, gambar, dan video.
d.
Keamanan
sistem yang lebih baik.
e. Kualitas
suara lebih jernih dan peka.
Bagaimanapun, keunggulan GSM yang beragam pantas saja
membuatnya menjadi sistem telekomunikasi selular terbesar penggunanya di
seluruh dunia.
3. Modulasi Pada GSM
Modulasi dapat didefinisikan sebagai proses
penyesuaian sinyal informasi yang akan dikirimkan agar sesuai dengan
karakteristik saluran transmisi tertentu dengan memperhatikan tujuan dan
efisiensi pengiriman sinyal tersebut. Efisiensi yang dimaksud mencakup dimensi
fisik, absorbsi daya, pemakaian bidang frekuensi, ketahanan terhadap gangguan
dari luar. Umumnya modulasi melibatkan penerjemahan baseband sinyal pesan yang
dilewatkan dalam bandpass sinyal yang memiliki frekuensi jauh lebih tinggi dari
sinyal informasi. Bandpass sinyal tersebut yang disebut dengan sinyal
termodulasi dan baseband sinyal yang disebut dengan sinyal pemodulasi. Modulasi
dapat dilakukan dengan memodulasi amplitude, fase, atau frekuensi. Teknik
modulasi yang digunakan pada GSM adalah GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying).
Teknik ini bekerja dengan melewatkan data yang akan dimodulasikan melalui
Filter Gaussian. Secara umum sistem modulasi terdiri dari sebuah pemancar (transmitter),
media transmisi, dan sebuah penerima (receiver) yang menghasilkan
replika sinyal informasi yang ditransmisikan. Cara yang paling mudah untuk
menghasilkan GMSK adalah dengan melewatkan data NRZ (non return-to-zero)
melalui filter Gaussian yang memiliki respon impuls. Teknik modulasi ini
digunakan pada banyak implementasi analog maupun digital system US-CPDP
dan pada sistem GSM. Dengan demikian, maka jika memiliki sinyal input
rectangular maka tanggapan impuls keluaran setelah dilewatkan filter menjadi
:sehingga jika masukan berupa data NRZ, dengan an = ± 1, maka Sinyal GMSK dapat
dideteksi secara koheren dengan detektor korelasi silang atau dengan detektor
non koheren sederhana (misalnya diskriminator FM).
Sistem ini akan mengeluarkan sinyal
informasi yang terkandung dalam sinyal carrier (untuk GMSK, umumnya
menggunakan sinyal carrier 900 MHz. Metode yang sangat efektif namun
tidak optimum untuk mendeteksi sinyal GMSK adalah dengan mensampling output dari
demodulator FM. Modulasi GMSK dipilih dalam sistem GSM ini karena pertimbangan
efisiensi spektrum yang cukup tinggi mengingat sinyal informasi dengan format
NRZ mempunyai spektrum yang relatif lebar.
3.1 Gaussian Filter
Seperti yang diketahui bahwa menurut
Fourier, Setiap sinyal periodik yang bukan sinus murni akan mempunyai spektrum
yang relatif lebar, Termasuk disini sinyal digital bentuk NRZ yang merupakan
sinyal voice atau data. Tentu saja dengan spektrum yang lebar tersebut, maka
energi total yang diperlukan sinyal itu juga relatif besar. Filter Gaussian
akan mengurangi spektral sinyal tersebut tanpa mengurangi komponen frekuensi
tinggi secara drastis seperti dihasilkan bila digunakan sebuah LPF (Low Pass
Filter) biasa. Akibat dari pengoperasian LPF biasa maka bentuk pulsa akan tumpul.
Secara spesifik kelebihan dari GMSK sendiri yaitu :
a. Efisiensi
daya yang sangat baik, karena memiliki selubung yang konstan.
b. Efisiensi
spektral yang sangat baik.
c. Relatif
sederhana dan fleksibel.
d. Dapat
terdeteksi secara koheren sebagai sinyal MSK dan secara non-koheren sebagai
FSK.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar