Konsep Dasar Global System for Mobile Communication (GSM)

Global System for Mobile Communication (GSM) merupakan salah satu trend teknologi seluler yang paling banyak dipakai pada saat ini. GSM merupakan teknologi seluler generasi-2 (2G) yang menggunakan teknologi modulasi digital, menyediakan kapasitas lebih besar, kualitas suara dan sekuritas yang lebih baik jika dibandingkan teknologi seluler generasi-1 (1G).Pada teknologi ini suatu pita frekuensi tertentu yang lebih lebar dibagi - bagi ke dalam beberapa time slot. Hal ini berarti bahwa beberapa panggilan dapat menggunakan kanal frekuensi yang sama tetapi pada suatu time slot yang berbeda – beda. Pada awalnya teknologi ini dirancang pada frekuensi 900 MHz (GSM 900). Pada perkembangan selanjutnya, teknologi GSM mulai dioperasikan pada frekuensi 1800 MHz atau disebut DCS 1800.Global System for Mobile Communication (GSM) mampu mentrasmisikan voice dan data, namun bit ratenya masih kecil yaitu sekitar 9,6 kbps. Dimana dengan bit rate seperti itu hanya data-data yang mempunyai bit rate rendah seperti SMS saja yang bisa dikirimkan. Komunikasi pada GSM berbasiskan circuit switch, artinya pembagian kanal dimana setiap satu kanal itu mutlak dimiliki oleh satu user.

Arsitektur jaringan 

 

Berikut adalah arsitektur GSM

Radio Sub Sistem

Radio Subsystem merupakan perangkat transmisi yang menghubungkan sentral dengan pelanggan. Dalam jaringan GSM, Radio Subsystem terdiri dari:

1. Mobile Station (MS)

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. Base Station System (BSS)

Terdiri dari tiga bagian:

1. Base Transceiver Station (BTS)

BTS merupakan perangkat pemancar dan penerima yang memberikan pelayanan radio pada mobile station (MS). Dalam BTS terdapat kanal trafik yang digunakan untuk komunikasi.

2. Base Station Controller (BSC)

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 sel.

3. Transcoding and Rate Adaption Unit (TRAU)

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.

Switching Sub System

Switcing Sub System Merupakan gabungan perangkat-perangkat yang saling terkait guna mendukung fungsi switching dan database pelanggan, terdiri dari beberapa bagian yaitu :

1. Mobile Switching Center (MSC)

MSC mempunyai fungsi utama sebagai sentral penyambungan, yang juga bisa memberikan fungsi-fungsi lain. MSC terhubung ke BSS dan jaringan luar seperti MSC lain, PSTN, PLMN, ISDN dan lain-lain.

2. Home Location Register (HLR)

HLR merupakan database yang berisi data pelanggan yang tetap. Data tersebut antara lain, layanan pelanggan, layanan tambahan dan informasi mengenai lokasi pelanggan yang paling akhir ( up date ).

3. Visitor Location Register (VLR)

VLR merupakan database yang berisi informasi sementara mengenai pelanggan yang tidak terdaftar pada suatu MSC yang memasuki area MSC tersebut.

4. Authentication Center (AuC)

AuC berisi database yang menyimpan informasi rahasia yang disimpan dalam bentuk format kode. AuC digunakan untuk mengontrol penggunaan jaringan yang sah dan mencegah semua pelanggan yang melakukan kecurangan.

5. Equipment Identity Register (EIR)

EIR berisi database terpusat yang berguna untuk validasi International Mobile Equipment Identity(IMEI).

Air Interface GSM

Sistem GSM memiliki tiga buah antarmuka standar yang terdiri dari antarmuka udara (Um-interface) yang menghubungkan perangkat MS dan BTS, antarmuka Abis (Abis-interface) yang menghubungkan BTS dan BSC serta antarmuka A (A-interface) berupa PCM line yang menghubungkanBSCdanMSC.

Air interface adalah semua aspek interface antara BTS dengan MS. Aspek air interface dari sistem GSM antara lain penggunaan frekuensi, modulasi, multiplexing, coding termasuk di dalamnya kanal fisik dan kanal logic. Pengaruh dari air interface ini dapat mempengaruhi layananyangdiberikanolehjaringan.

Logical Channel Dibagi menjadi 2 group :

Traffic Channel terdiri dari :

1. Half Rate Traffic Channel dengan bit rate 6.5 kb/s

2. Full Rate Traffic Channel dengan bit rate 13 kb/s

3. Enhanced Full Rate Traffic Channel

Control Channel terdiri dari :

BroadcastChannel(BCH) 

Broadcast Channel adalah kanal “downlink point to multipoint” yang memuat informasi umum tentang jaringan dan broadcasting cell. Terdapat 3 type broadcast channels :

(1) Frequency Correction Channel (FCCH)

 FCCH adalah gelombang sinus murni (non modulated signal) sehingga mobile station dapat tuning ke broadcast frequency dengan mudah (arah downlink). MS mencari signal FCCH sesaat setelah dihidupkan (switched on) FCCH dipancarkan secara broadcast point to multipoint.

(2) Synchronization Channel (SCH)

Synchronization Channel (SCH) memuat “Base Station Identity Code” (BSIC) dan me-redusir TDMA Frame number. BSIC diperlukan untuk mengetahui bahwa signal yang diterima oleh MS berasal dari Base Station yang benar karena dalam beberapa kasus MS juga dapat menerima signal dari Base Station lain (yang jauh) yang menggunakan frekuensi sama. 

(3) Broadcast Control Channel (BCCH)

BCCH berisi informasi detail jaringan dan informasi spesifik cell yaitu :

1. Frekuensi yang digunakan oleh cell (particular cell).

2. Frequency Hopping Sequence yang digunakan untuk mengurangi efek negatif dalam interface radio (interferensi) sehingga informasi yang dipancarkan hilang untuk itu MS harus pindah ke frekuensi lainyang ada di dalam cell. Kejadian dimana MS harus pindah frekuensi disebut Frequency Hopping Sequence.

 3.Channel Combination berkaitan dengan metoda mapping yang digunakan di dalam cell. Tergantung pada jumlah frekuensi yang digunakan di dalam cell.Banyaknya physical channel yang tersedia adalah 8 kali jumlah frekuensi yang digunakan Kebanyakan dari kanal tsb digunakan untuk trafik. Ada lebih dari satu cara untuk menempatkan logical channel ke dalam physical channel yang tersedia. Bagaimana logical channel ditempatkan dari cell yang satu ke cell lainnya tergantung pada kategorinya

4.Paging groups. Dalam kondisi normal di dalam setiap cell terdapat lebih dari satu “paging channel”.Untuk menjaga agar MS tidak mendengarkan seluruh paging channels maka paging channels tsb dibagi-bagi untuk setiap grup MS, sehingga setiap grup MS hanya mendengar paging channel tertentu saja. Hal tersebut disebut sebagai paging group.

Common Control Channel (CCCH)

CCCH digunakan untuk melakukan set-up koneksi point to point. Terdapat tiga tipe CCCH, yaitu :

(1) Paging channel (PCH)

PCH adalah merupakan kanal downlink yang dipancarkan secara broadcast oleh seluruh BTS yang berada di dalam suatu Location Area dalam hal MS berlaku sebagai penerima panggilan atau “terminated call”.

(2) Random Access channel (RACH)

RACH adalah kanal uplink dan merupakan kanal point to point di dalam Common Control Channels. Kanal ini digunakan oleh MS untuk memulai transaksi atau sebagai response terhadap PCH.

(3) Access Grand channel (AGCH)

AGCH adalah kanal downlink point to point dan merupakan jawaban terhadap RACH. Kanal ini digunakan untuk mengalokasikan SDCCH.

Dedicated Control Channel (DCCH)

DCCH terdiri dari tiga kelompok kanal “dedicated”. Digunakan untuk call set-up, pengiriman hasil pengukuran dan handover. Sifatnya dua arah dan merupakan kanal point to point.

(1) Stand - Alone Dedicated Control Channel (SDCCH)

SDCCH digunakan untuk sistem signalling : call set-up, authentikasi, location updating, pengalokasian kanal trafik dan pengiriman SMS.

 (2) Slow Associated Control Channel (SACCH)

SACCH menyatu dengan SDCCH dan TCH. SACCH mengirimkan laporan pengukuran, dan digunakan untuk power control dan time alignment serta dalam beberapa hal digunakanuntuk mengirimkan SMS. 

(3) Fast Associated Control Channel (FACCH) Kanal ini digunakan pada saat diperlukan handover. FACCH ditempatkan pada TCH, dan menggantikan pembicaraan selama 20 ms. Hal ini disebut sebagai bekerja di dalam “Stealing Mode”.