BAB III

SISTEM GSM

3.1. Riwayat Sistem GSM

GSM merupakan teknologi seluler generasi kedua yang menggunakan modulasi

digital, menyediakan kapasitas lebih besar, kualitas suara serta sekuritas yang lebih

baik jika dibandingkan dengan teknologi seluler generasi pertama. GSM menggunakan

teknologi Time Division Multiple Access (TDMA) sebagai interfacenya. Pada teknologi

ini suatu pita dengan frekuensi tertentu yang lebih lebar dibagi-bagikedalam beberapa

time slot. Hal ini berarti bahwa beberapa panggilan dapat menggunakan kanal frekuensi

yang sama, tetapi pada suatu slot waktu yang berbeda.

Ada sekitar 250 system GSM yang beroperasi di hampir 105 negara. Di Amerika

utara, standar digital yang berbeda dikembangkan dan dikenal dengan DAMPS (IS-

136). DAMPS ini merupakan evolusi dari standar AMPS band yang banyak digunakan

di Amerika, Asia Pasifik dan beberapa area di Eropa Timur. Di Jepang, standar digital

yang dikembangkan adalah PDC. Ketiga standar inilah yang banyak dikembangkan dan

mendominasi pasar sekarang ini. Meskipun ketiga standar ini menggunakan Air

Interface yang sama yaitu TDMA, namun ketiga standar teknologi ini tidaklah

kompatible. Pelanggan GSm misalnya, dia hanya mampu melakukan panggilan bila

berada pada satu daerah dimana terdapat jaringan GSM. Jika pada suatu saat si

pelanggan tadi berada pada suatu daerah di mana tidak terdapat jaringan GSM

melainkan jaringan DAMPS, maka si pelanggan tadi tidak dapat melakukan panggilan.

3.2. Arsitektur Sistem GSM

Pembagian jaringan GSM dapat dibedakan atas tiga subsistem yaitu:

BSS (Base Station Subsystem)

NSS (Network and Switching Subsystem)

OOS (Operation Subsystem atau Operation and maintenance Subsystem)

3.2.1. RSS (Radio Subsystem)

RSS merupakan bagian system yang berinteraksi erat dengan penanganan

sumber daya radio, dalam hal ini BSS dan MS. BSS mewakili unit fungsi dari peralatan

yang dibutuhkan untuk mendukung6k suatu sel. Unit ini terdiri dari 3 entitas fungsional

yaitu BSC (base Station Controller) sebagai unit kontrol, BTS (base Tranceiver Station)

sebagai unit transmisi dan TCE (Transcoding Equipment) sebagai unit

pengadafdasptasian metode pengkodean suara yang berbeda dalam jaringan GSM dan

jaringan tetap (Fixed network). Antarmuka antara BTS dan MS disebut sebagai UM

interface (Radio Interface). Sedangkan antara BTS dan BSC didefinisikan antarmuka

yang disebut abis interface. Untuk menjaga konsistensi kinerja, setiap BSC

dihubungkan dengan unit kontrol system OOS.

Gambar 3.1. Arsitektur GSM

Tabel 3.1. Spesifikasi Radio GSM 900 dan GSM 1800

a. BSC (Base Station Controller)

Dalam terminologi GSM, suatu BSS adalah gabungan sebuah BSC dan semua

BTS yang dikontrolnya. BSC berfungsi untuk memonitor dan mengontrol sejumlah BTS.

Jadi semua pengaturan kanal pada radio interface (pengalokasian dan pelepasan

kanal) dan mekanisme hand offer dilakukan secara remote oleh BSC. Dengan adanya

proses ini maka BSC dapat mengendalikan kinerja transmisi setiap BTS dan jika perlu

dapat memerintahkan handoffer ke sel BTS yang lain yang masih dalam wilayah BSC

yang bersangkutan

b. BTS (Base Tranceiver Station)

BTS terdiri dari perlengkapan radio yang diperlukan untuk mendukung sebuah sel.

Tugas dari BTS adalah menjaga dan memonitor hubungan dengan MS. Lebih khusus

lagi menghubungkan dengan transmisi penerimaan radiointerface dan beberapa fungsi

tambahan. BTS juga sering disebut kepanjangan tangan BSC.

Gambar 3.3. BTS

c. TCE (Transcoding Equipment)

Dengan adanya TCE maka frekuensi radio dapat digunakan secara lebih efektif.

Dalam jaringan GSM, suara ditransmisikan hanya 16 kbps (13 kbps informasi suara dan

3 kbps informasi kontrol), sedangkan pada jaringan tetap (ISDN) biasanya digunakan

standar transmisi 64 kbps (PCM 8 bit). Tugas dari TCE antara lain adaptasi bit rate

antara BSC dan MSC, hubungan informasi kontrol dan adaptasi rate untuk transmisi

data melalui telepon mobile. Beberapa literatur menyebutnya sebagai TRAU

(Transcoder Rate Adaptasion Unit) dan dalam arsitektur kanonik GSM diklarifikasikan

sebagai bagian dari BTS.

d. MS (Mobile Station)

Pada umumnya ada 3 jenis MS untuk sistem komunikasi bergerak. Pertama

adalah pesawat yang terhubung dengan kendaraan (vehicle mountered). Kedua

pesawat portable dan yang terakhir pesawat genggam (handheld). Secara arsitektur,

MS terdiri dari bagian yang menangani radio, bagian pemrosesan data dan antarmuka

dengan pengguna atau ke terminal yang lain. Dua bagian yang pertama berfungsi untuk

mengakses dan berinteraksi dengan jaringan melalui radio interface. Sedangkan yang

terakhir berkaitan dengan interaksi dengan pengguna.bila dilakukan pembagian secara

fungsional, MS terdiri dari :

Terminal pendukung : merepresentasikan fungsi khusus tanpa fungsi spesifik GSM

Terminal Mobile : merepresentasikan semua fungsi yang berhubungan dengan

transmisi pada radio interface

Terminal adapter : yang bertindak sebagai gateaway antara terminal dan terminasi

mobile.

3.2.2. NSS (Network and Switching Subsystem)

NSS terdiri dari fungsi yang diperlukan untuk menangani perinta-perintah

penyediaan hubungan, proses dan pelepasannya kembali (fungsi switching atau

penyambungan) serta mekanisme pemrosesan basis data yang mendukungnya. Fungsi

ini antara lain fungsi khusus yang berhubungan dengan mobilitas pelanggan (misalnya

paging : memanggil MS selama datangnya panggilan atau call set up), pengalokasian

kanal radio yang dilakukan pleh BSC ke masing-masing MS selama panggilan

berlangsung, menentukan area location MS, menentukan MSRN (Mobile Station

Roaming Number), pengaturan pensinyalan dengan entitas yang lain (misalnya BSS)

handover (interaksi MSC atau intra MSC), validasi dan scurity, serta pengaturan

komunikasi antara pelanggan GSM dengan pelanggan jaringan telekomunikasi lain.

a. MSC (Mobile Switching Center)

MSC pada intinya adalah suatu peralatan switching, ekivalen dengan central

digital (ISDN) ditambah dengan pengaturan mobilitas pelanggan. Fungsi utamanya

adalah untuk koordinasi panggilan datang dari atau ke pelanggan GSM termasuk fungsi

call routing dan call control. Lebih spesifik fungsi ini bertanggung jawab atas

pengalokasian dan pelepasan kanal radio melalui BSC beserta mekanisme location

updaring, handover dari satu sel ke sel yang lainnya serta interkoneksidengan jaringan

lain (ISDN/PSTN)

b. HLR (Home Location Register)

HLR adalah tempat penyimpanan dan administrasi pelanggan yang diperlukan

untuk menyediakan servise (ekivalen dengan sentral lokal pada jaringan tetap). Fungsi

dasarnya adalah untuk menyediakan referensi lokasi MS pada wilayah GSM. Ketika

pelanggan harus dicari (call set up), HLR akan diinterogasi untuk memberikan informasi

yang relevan. Jumlah HLR tergantung pada jumlah pelanggan dan features spesial

jaringan. Setiap aksi administrasi dan aksi teknis yang dilakukan oleh administrator

jaringan, disimpan dalam register ini. Jadi pada umumnya ada 2 tipe informasi dalam

HLR :

Data yang menerangkan kondisi kontrak dengan pelanggan

Data yang berisi informasi untuk meneruskan panggilan datang ke MSC untuk

pelanggan yang dipanggil.

HLR juga terdiri dari 3 identitas khusus (bagian informasi) yang penting bagi system :

IMSI (International Mobile Subscriber Identity)

MSISDN (Mobile Station ISDN Number) adalah nomor panggil ekivalen ISDN bagi

pelanggan mobile

Alamat VLR di mana data pelanggan didaftarkan

c. EIR (Equipment Identity Register)

Setiap pesawat GSM mempunyai nomor identitas yang dilakukan secara

perangkat keras (IMEI). Dalam mengakses jaringan, pesawat akan mengirim pesan

permintaan akses disertai dengan nomor pesawat yang bersangkutan. Jaringan akan

memberikan nomor ini bila nomor pesawat tersebut tidak terdaftar dalam EIR. Maka

akses ke jaringan akan dapat dilakukan. Jadi sebagaimana dua register sebelumnya,

EIR berfungsi untuk merekam identitas, tapi informasi yang terdapat dalam EIR adalah

khusus untuk validasi akses ke jaringan. Bila nomor pesawat tersebut sebelumnya telah

dilaporkan hilang, maka nomor ini akan disimpan dalam EIR dan sebagai

konsekuensinya semua permintaan akses ke jaringandari pesawat tersebut akan ditolak

d. AUC (Authentication Center)

AUC memproteksi sistem GSM terhadap penggunaan ilegal (bukan oleh

pelanggan). AUC juga memproteksi sistem terhadap penyalahgunaan data pelanggan

GSM. AUC terdiri dari suatu Bank data unit kontrol dan monitor (untuk pemeriksaan hak

akses lain) dan perangkat keras khusus untuk menjalankan algoritma enkripsi.

3.2.3. OOS (operation and Maintenance subsystem)

Bagian ini bertanggung jawab terhadap system operation dan maintenance

system GSM. OOS adalah unit fungsi yang bertanggung jawab untuk memonitor dan

mengkontrol system (totalitas semua elemen jaringan) dan mengkombinasikan semua

fungsi yang diperlukan untuk menjaga konsistensi fungsional sistem secara global.

Termasuk fungsi ini antara lain :

a. Fungsi yang berhubungan dengan administrasi pelanggan

Administrasi pelanggan dan hubungan

Registrasi pembayaran

Registrasi data untuk kepentingan statistik

b. Fungsi yang berhubungan dengan security

Memeriksa identitas pelanggan dalam AUC

Melakukan pengkodean data

Memeriksa identitas pesawat dalam EIR

c. Fungsi operasi, berupa semua aktifitas teknis dan administratif yang diperlukan

karena kondisi eksternal yang dimodifikasi misalnya pengenalan layanan-layanan

baru bsebagai reaksi kebutuhan baru.

d. Fungsi pemeliharaan, berupa semua aktifitas teknis atau administrative yang

diperlukan untuk menjalankan fungsi sistem atau mengembalikan dan

memperbaikinya secepat mungkin setelah terjadi kegagalan.

3.3. Jenis Kanal pada GSM

Kanal-kanal pada system GSM terdiri dari :

a. Kanal Radio (Radio Channel) yang ditentukan berdasarkan frekuensi yang

digunakan.

Pada kenyataannya, sistem GSM dapat diimplementasikan di beberapa band

frekuensi, tetapi hanya ada beberapa band frekuensi yang terdapat pada terminal GSM.

0 1 2 3 123 124

UPLINK

45 MHz SpacingCreates Duplex Piring

915 MHz

0

45 MHz SpacingCreates Duplex Piring

1 2 3 123 124

UPLINK 915 MHz935 MHz

1 2 3 123 124

DOWNLINK960 MHz

0

Channel 0 not used. Acts as guardband

Terlebih, terminal-terminal GSM mungkin tidak sesuai dengan satu atau lebih band

frekuensi GSM yang ada untuk melengkapi roaming dalam pemakaian global.

Kanal frekuensi terdiri atas 8 time slot. 1 time slot dari TDMA frame mengacu pada

1 kanal frekuensi, sehingga pada sistem GSM terdapat 8 kanal tiap carrier, yaitu kanal

0-7. Lebar masing-masing kanal sebesar 200 KHz, sehingga untuk keseluruhan sistem

GSM yang memiliki spektrum sebesar 25 MHz terdapat 1000 kanal untuk arah uplink

dan downlink.

Dua band frekuensi, masing-masing 25 MHz, telah dialokasikan oleh ETSI untuk

sistem GSM :

890 - 915 MHz untuk uplink (MS to BS)

935 - 960 MHz untuk downlink (BS to MS)

Gambar 3.4. Spectrum Band for Primary GSM

b. Kanal fisik (physical Channel) dan Kanal Logic (Logical Channel)

GSM memiliki 2 tipe kanal yaitu

Kanal Trafik (Traffic Channels) yang digunakan untuk menyampaikan

informasi data dan percakapan.

Kanal Kontrol (Control Channels) digunakan untuk pesan-pesan manajemen

jaringan dan tugas-tugas pemeliharaan kanal.

890 MHz

Gambar 3.5. Kanal Fisik dan Kanal Logic

Tiap-tiap kanal fisik mendukung sejumlah kanal logic yang digunakan untuk

pensinyalan dan lalu lintas pelanggan. Berikut adalah tipe-tipe kanal logic yang

disupport oleh kanal fisik :

Speech Traffic Channels (TCH)

Full-rate TCH (TCH/F)

Half-rate TCH (TCH/H)

Broadcast Channels (BCH)

Frequency Correction Channels (FCCH)

Synchronization Channel (SCH)

Broadcast Control Channel (BCCH)

Common Control Channels (CCCH)

Paging Channel (PCH)

Random Access Channel (RACH)

Access Grant Channel (AGCH)

Cell Broadcast Channels (CBCH)

CBCH menggunakan kanal fisik yang sama seperti DCCH

Dedicated Control Channels (DCCH)

Slow Associated Control Channel (SACCH)

Stand-alone Dedicated Control Channel (SDCCH)

Fast Associated Control Channel (FACCH)

3.4. Interaksi Antar Elemen Dalam Penanganan Sistem

Setelah menyinggung elemen-elemen pembentuk sistem GSM, sekarang

saatnya untuk memformulasikan interaksi yang terjadi antar entitas tersebut. Karena

setiap entitas hanya melakukan sebagian tugas tertentu yang spesifik, maka dalam

menyediakan sebuah layanan diperlukan kerja sama sinergis antar bagian-bagian

sistem GSM.

Entitas-entitas akan bekerjasama selama penyediaan, pengaturan maupun

pelepasan panggilan. Termasuk proses essensial di dalamnya adalah pendaftaran

(registrasi) lokasi dan routing panggilan. Proses tersebut termasuk dalam manajemen

jaringan ditambah dengan eksekusi fungsi pendeteksi untuk memastikan operasional

secara keseluruhan. Registrasi lokasi menjadi persyaratan dasar agar setiap panggilan

dapat mencapai pelanggan yang ber-roaming. Untuk kepentingan kontrol, wilayah

cakupan geografis jaringan nasional dibagi ke dalam sejumlah location area. Informasi

kontrol dan identitas bagi setiap location area diberikan melalui BCCH (Broadcast

Control Channel). MS yang telah diaktifkan akan terus memonitor informasi dalam

BCCH dan segera melakukan permintaan location updating jika terjadi perubahan

identitas location area yang diterima. Dengan demikian keakuratan informasi status MS

dapat dijaga.

Ketika MS memasuki location area yang dilayani oleh VLR yang berbeda,

prosedur location updating dieksekusi melalui jaringan. Ada 2 metode yang digunakan

dalam GSM :

a. VLR segera melakukan assosiasi MSRN dengan IMSI. Kemudian keduanya

dikirimkan ke HLR melalui prosedur MAP (Mobile Application Part) sehingga pada

akhir prosedur ini HLR berisi directoru number (DN) yang unik untuk pelanggan

mobile berikut dengan I MSI dan MSRN sekarang.

b. Sebagai ganti MSRN pada cara pertama tadi, digunakan identitas (alamat) VLR /

MSC. MSRN merupakan nomor ISDN / PSTN normal dan unik yang diperlukan

sedemikian sehingga panggilan bisa di route kan melalui jaringan tetap ke pelanggan

jaringan GSM roaming. Dalam PLMN, panggilan lalu di-route-kan ke HLR dimana

pelanggan yang dipanggil tersebut terdaftar.

Pada alternatif pertama di atas, MSRN sudah tersedia pada HLR dan setelah

mencapai MSC yang sesuai, MS di-paging dengan mentransmisikan IMSI yang

bersangkutan. Sedangkan pada alternatif kedua, HLR hanya menunjukkan sebuah

MSC tersebut. VLR kemudian mengasosiasikan sebuah MSRN. MSRN ini digunakan

untuk mengarahkan panggilan ke MS yang be-roaming ini.

Interaksi antara BTS-MS, menyangkut penanganan sumber daya radio. Fungsi

dari fisikal direalisasikan melaui kanal-kanal logic yang di-subdivisi-kan ke dalam kanal

trafik dan kanal signaling. Kanal trafik melayani transmisi data atau suara digital

pelanggan. Transmisi suara tergantung dari metode pengkodean yang digunakan dan

kapasitas jaringan yang digunakan, bisa dalam full-rate traffic channel dengan 13 kbps

atau dalam half-rate traffic channel 6,5 kbps, dan beberapa kanal dengan kecepatan

9,6 kbps dan 2,4 kbps digunakan untuk transmisi data. Kanal-kanal signaling digunakan

untuk mengontrol dan memonitor hubungan dan untuk mentransmisikan informasi

signaling.

Interaksi antara PLMN dengan jaringan lain, khususnya jaringan tetap baik ISDN /

PSTN ditangani dengan baik karena tersedianya standard pensinyalan, baik melalui

MAP, ISUP (ISDN User Part) atau TUP (Telephone User Part). Sedangkan semua

transaksi yang menyangkut pengaturan mobilitas dan kontrol panggilan (call control)

berlangsung secara transparan antar entitas MS dan MSC / VLR / HLR.