Sekarang, dalam kurun waktu lebih dari satu dekade, teknologi GSM telah menguasai pasar dengan jumlah pelanggan lebih dari jumlah pelanggan telepon tetap. Di Indonesia, liberalisasi bisnis seluler dimulai sejak tahun 1995, saat pemerintah mulai membuka kesempatan kepada swasta untuk berbisnis telepon seluler dengan cara kompetisi penuh. Bisa diperhatikan, bagaimana ketika teknologi GSM (Global System for Mobile) datang dan menggantikan teknologi seluler generasi pertama yang sudah masuk sebelumnya ke Indonesia seperti NMT (Nordic Mobile Telephone) dan AMPS (Advance Mobile Phone System).

Di tahun 1980-an, teknologi Global System for Mobile Communication (GSM) datang ke Indonesia, maka para operator pemakai teknologi AMPS (Advanced Mobile Phone System) menghilang. Lalu, muncul Satelindo sebagai pemenang, yang kemudian disusul oleh Telkomsel.

Dan pada akhirnya teknologi GSM lebih unggul dan berkembang dengan pesat, ini dikarenakan kapasitas jaringan lebih tinggi, karena efisiensi di spektrum frekuensi dari pada teknologi NMT dan AMPS.

Sejarah GSM tidak terlepas dari perkembangan teknologi komunikasi di Eropa. Pada awal tahun 1980, sistem komunikasi selular berkembang dengan pesat dibeberapa negara Eropa. Beberapa diantaranya yaitu sistem C-NET yang dikembangkan di Jerman dan Portugal oleh Siemens, sistem RC-2000 yang dikembangkan di Prancis, sistem NMT yang dikembangkan di Belanda dan Skandinavia oleh Ericsson, serta TACS yang beroprasi di Inggris. Setiap Negara mempunyai sistem komunikasi sendiri yang tidak kompatibel dengan sistem komunikasi di negara lain.

Hal ini menyebabkan mobilitas pengguna terbatas pada suatu area sistem teknologi tertentu saja (Fernandez Yogara, 2008). Pada tahun 1982 dibentuklah sebuah lembaga yang bernama Groupe Special Mobile (GSM) yang mengembangkan sistem komunikasi mobile untuk masyarakat Eropa secara terpadu. Sistem yang dikembangkan memiliki kualitas suara yang baik, memiliki dukungan jelajah (roaming) internasional antar negara Eropa, memiliki dukungan perangkat genggam, dapat dikembangkan untuk layanan fasilitas baru dan memiliki biaya operasional yang murah.

Lembaga ini yang mempelopori munculnya teknologi digital selular yang kemudian dikenal dengan nama Global System for Mobile Communication (GSM). Lembaga GSM tersebut menyerahkan hasil kerjanya kepada lembaga ETSI (European Telecommunication Standards Institute) pada tahun 1989. Hingga saat ini lembaga GSM tersebut lebih populer dengan kepanjangan Global System for Mobile Communications.Pada tahun 1989, tugas ini diserahkan kepada European Telecommunication Standards Institute (ETSI) dan GSM fase I diluncurkan pada pertengahan 1991. Pada tahun 1993, sudah ada 36 jaringan GSM di 22 negara. Keunikan GSM dibanding generasi pertama adalah layanan SMS. SMS atau Short Message Service adalah layanan dua arah untuk mengirim pesan pendek sebanyak 160 karakter.

Spesifikasi teknisDi Eropa, pada awalnya GSM didesain untuk beroperasi pada frekuensi 900 Mhz. Pada frekuensi ini, frekuensi uplinks-nya digunakan frekuensi 890915 MHz , sedangkan frekuensi downlinksnya menggunakan frekuensi 935960 MHz. Bandwith yang digunakan adalah 25 Mhz (915890 = 960935 = 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 = 17851710 = 75 Mhz). Dengan lebar kanal yang tetap sama yaitu 200 Khz sama, pada saat GSM pada frekuensi 900 Mhz, maka pada GSM 1800 ini akan tersedia sebanyak 375 kanal. Di Eropa, standar-standar GSM kemudian juga digunakan untuk komunikasi railway, yang kemudian dikenal dengan nama GSM-R.Spesifikasi untuk layanan sistem personal communication services (PCS)yang berlainan akan merubah jaringan PCS tersebut. Daftar dibawahmendeskripsikan spesifikasi dan karakteristik GSM.Frequency band range frequency yang dispesikasikan untuk GSM adalah1,850 to 1,990 Mhz (mobile station ke base station).Duplex distance - duplex distance adalah 80 Mhz. Duplex distance ialahjarak antara frekuensi uplink dan downlink. Satu kanal memiliki duafrekuensi, terpisah 80 Mhz.Channel separation pemisahan antara frekuensi pembawa terdekat. DiGSM, ini adalah 200 kHz.Modulation - modulasi adalah proses mengirim sinyal dengan merubahkarakterikstik dari frekuensi pembawa. Hal ini dapat dilakukan di GSMmelalui Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK).Transmission rate GSM adalah sistem digital dengan laju over-the-air 270kbps.Access method GSM memanfaatkan konsep Time Division MultipleAccess (TDMA). TDMA adalah teknik dimana beberapa panggilan berbedamemungkinkan berbagagi pembawa yang sama. Tiap panggilan di tandai slotwaktu yang akurat.Speech coder - GSM menggunakan linear predictive coding (LPC). Maksuddari LPC adalah untuk mengurangi laju bit. LPC memberikan parameteruntuk filter yang menirukan vokal. Sinyal lewat melalui filter ini,meninggalkan dibelakang sinya sisa. Percakapan di enkode pada 13 kbps.

ARFCNARFCN merupakan metode penomoran kanal dan mengetahui pada frekuensi berapa kanal tertentu bekerja, dan pada frkuensi carrier pada suatu kanal pada sistem komunikasi bergerak. Penomoran ini lebih mempermudah daripada mengingat banyaknya frekuensi carrier yang diberikan pada suatu kanal. Di lapangan pun alat yang digunakan dalam penjelasan frekuensinya dengan menggunakan ARFCN juga.Antara uplink dan downlink memiliki pasangan nomor ARFCN

Langkah menentukan ARFCN : Tentukan frekuensi yang merupakan batas bawah dari pita spektrum Tentukan nomor kanal ARFCN untuk frekuensi batas bawah tersebut Gunakan rumus berikut untuk melakukan mapping: ARFCN = kanal ARFCN untuk frekuensi batas bawah + (frekuensi MHz frekuensi batas bawah dalam MHz)/lebar pita per kanal dalam MHz (0.2 MHz)Contoh : (GSM900): Cari nomor kanal ARFCN untuk frekuensi 900.2 MHz (uplink); sesuai penjelasan sebelumnya:Frekuensi batas bawah GSM9000 = 890 MHzNomor kanal ARFCN untuk frekuensi 890 MHz = 0Menggunakan rumus:ARFCNuplink = 0 + (900.2-890)/0.2 = 0 + 10.2/0.2 = 51.Pasangan nomor kanal ARFCN dupleks downlink-nya adalah sebagi berikut:Karena diketahui frekuensi uplink = 900.2 MHz; maka, frekuensi downlink-nya = frekuensi uplink + 45 MHz = 900.2 + 45 = 945.2 MHz. Dengan frekuensi batas bawah downlink = 935 MHz, maka:ARFCN downlink = 0 + (945.2-935)/0.2 = 0 + 10.2/0.2

Dengan menggunakan ARFCN, frekuensi operator mudah diingat dan lebih praktis, terutama ketika menggunakan peralatan ukur. Masih lebih gampang misalnya menyebutkan alokasi frekuensi untuk Operator A dari kanal 51 sampai 87 dibandingkan dari 945.2 MHz sampai 952.4 MHz; atau memasukkan angka 51 ke dalam peralatan dibandingkan harus mengingat dan memasukkan 945.2 MHz.Permasalahan bertambah apabila pihak Regulator hanya mengalokasikan frekuensi dalam satuan MHz tapi tidak dalam nomor kanal ARFCN padanannya sehingga para teknisi harus melakukan mapping frekuensi sendiri dari MHz ke ARFCN yang bisa saja berbeda dalam hal metode per-mapping-an dengan operator lain sehingga menghasilkan alokasi ARFCN yang berbeda pula terutama untuk kanal-kanal ARFCN pada frekuensi batas.Belakangan dalam artikel ini akan dibahas langkah-langkah dalam melakukan mapping frekuensi dari MHz ke nomor kanal ARFCN.Modulasi pada GSMSistem komunikasi GSM menggunakan teknik modulasi Gaussian filtered Minimum Shift Keying(GMSK). Untuk mengetahui bagaimana teknik modulasi GMSK diterapkan maka akan dibahas terlebih dahulu modulasi MSK dimana GMSK diturunkan dari MSK. MSK adalah skema modulasi fase secara kontinyu dimana pada sinyal pembawanya tidak terdapat diskontinuitas pada fase dan frekuensi berubah pada saat zerro crossing pada pembawa. MSK terlihat unik berdasarkan hubungan antara frekuensi logika 1 dan 0. Perbedaan antara frekuensi logika 1 dan 0 selalu sama dengan setengah pesat data yang dikirim.Sebagai contoh, sebuah sinyal data baseband MSK 1200bps dapat disusun dari sinyal dengan frekuensi 1200 Hz dan 1800 Hz masing-masing untuk logika 1 dan 0.Sinyal baseband MSK seperti terlihat pada gambar 1 merupakan cara mengirimkan data pada sistem wireless dimana pesat data relatof kecil dibandingkan dengan bandwidth kanal. Metode alternatif dalammembuat modulasi MSK dapat diwujudkan dengan memasukkan data NRZ ke modulator frekuensi denganindeks modulasi sebesar 0.5 (lihat gambar 2).Permasalahan utama pada MSK adalah spektrumnya tidak cukup rapi untuk mencapai pesat data hinggamendekati bandwidth kanal RF. Sebuah plot spektrum MSK menunjukkan bahwa sidelobes memanjangmelebihi pesat data sesuai pada gambar 3. Untuk transmisi data secara wireless yang memerlukanpenggunaan bandwidth kanal RF yang lebih efisien, dibutuhkan pengurangan energi pada upper sidelobesMSK. Telah dijelaskan sebelumnya bahwa cara langsung untuk mengurangi energi adalah melewatkan datapada suatu LPF terlebih dahulu sebelum akhirnya dimasukkan ke pre-modulation LPF. Pre-modulation LPFharus mempunyai bandwidth sempit dengan cut off frekuensi yang runcing dan overshiit pada responsimpuls yang sanga kecil. Disinilah mengapa digunakan Gaussian filter yang mempunyai respons impulsesesuai karakter distribusi Gaussian klasik. 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.Sistem MSK memiliki beberapa kelebihan, namun secara spesifik kelebihan dari GMSK sendiri yaitu :a) Efisiensi daya yang sangat baik, karena memiliki amplop/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 FSKTeknik 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. Pengiriman sinyal informasi dengan menggunakan satu frekuensi radio (RF = radio Frequency) ke udara yang tentunya menggunakan satu sistem antena, dapat dilakukan bila menggunakan proses modulasi. Termasuk informasi disini, adalah sinyal voice dan juga data pada sistem telepon seluler.Sinyal informasi dimodulasikan pada sinyal dengan frekuensi RF, yang dalam hal sistem GSM, frekuensi RF tersebut berada pada pita 900 MHz, atau 1800 MHz untuk sistem DCS, atau pada pita 800 MHz untuk sistem CDMA.Sinyal voice maupun data adalah sinyal dalam bentuk digital, sehingga modulasi yang diterapkan adalah modulasi digital (bukan modulasi analog seperti AM = amplitude modulation, atau FM = frequency modulation). Jenis modulasinya adalah PSK (phase shift keying) dalam beberapa versinya, seperti QPSK (quadrature phase shift keying), atau versi FSK (frequency shift keying). Pada sistem GSM, modulasi pulsa yang diterapkan adalah FSK yang diimplementasikan pada modulasi GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying).GMSKSecara umum sistem modulasi terdiri dari sebuah pemancar (transmitter), mediatransmisi, dan sebuah penerima (receiver) yang menghasilkan replika sinyal informasi yangditransmisikan. Cara yang paling mudah untuk menghasilkan GMSK adalah denganmelewatkan data NRZ melalui filter Gaussian yang memiliki respon impuls : Sedangkanfungsi pindahnya : parameter a dinyatakan sebagai : filter GMSK dapat didefinisikan dari B(lebar pita 3dB) dan T (periode bit), sehingga umumnya GMSK didefinisikan dari produkBTnya. Output dari filter tersebut kemudian diumpankan ke modulator FM.Teknik modulasi ini digunakan pada banyak implementasi analog maupun digital sistemUS-CPDP dan pada sistem GSM. Dengan demikian, maka jika memiliki sinyal inputrectangular maka tanggapan impuls keluaran setelah dilewatkan filter menjadi :sehingga jikamasukan berupa data NRZ, dengan an = 1, maka Sinyal GMSK dapat dideteksi secarakoheren dengan detektor korelasi silang atau dengan detektor non koheren sederhana(misalnya diskriminator FM). Sistem ini akan mengeluarkan sinyal informasi yangterkandung dalam sinyal carrier (untuk GMSK, umumnya menggunakan sinyal carrier 900MHz. Metode yang sangat efektif namun tidak optimum untuk mendeteksi sinyal GMSKadalah dengan mensampling output dari demodulator FM.MULTIPLE ACCESS GSMMetode akses dari GSM adalah Time Division Multiple Access (TDMA). Teknik Time Division Multiple Access (TDMA) merupakan suatu metode pengaksesan dimana semua stasiun bumi frekuensi pembawa yang sama dengan berdasar pengaturan atau pembagian waktu. Pada teknik TDMA hanya terdapat satu sinyal pembawa RF (single signal carier) dalam bandwidth transponder Satelit. Komunikasi diatur dengan pembagian waktu sesuai dengan penomoran dari Stasiun Bumi.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.