Monday, June 4, 2007

GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATION (GSM)

1. SEJARAH GSM

Di awal 1980-an, telepon analog seluler sangat populer di Eropa, terutama di Scandinavia, Inggris, Prancis dan Jerman. Setiap negara membuat sistemnya sendiri-sendiri sehingga penggunaannya terbatas di negaranya saja. Keterbatasan ini bukan hanya dalam pemakainnya saja, tetapi juga dalam pemasarannya.

Kemudian tahun 1982 Konferensi Pos dan Telegraf Eropa (CEPT) membentuk study group yang dinamakan Droupe Special Mobile (GSM) untukmeneliti dan mengembangkan sebuah sistem pan-Eropa public land mobile. Sistem yang diajukan harus memenuhi kriteria di bawah ini :
• Kualitas suaranya bagus
• Biaya produksi dan perbaikan yang murah
• Mendukung roaming internasional
• Mampu mendukung handheld terminal
• Mendukung daerah perbaikan dan fasilitas yang baru
• Efisiensinya terspektrum
• Berkemampuan ISDN

Pada tahun 1989, tanggung jawab GSM dialihkan ke European Telecomunication Standards Institute (ETSI). Sampai dengan 1993 terdapat 36 jaringan GSM di 22 negara. Walaupun dijadikan standar di Eropa, GSM tidak hanya standar Eropa. Lebih dari 200 jaringan GSM (termasuk DCS1800 dan PCS1900) beroperasi di 110 negara. Sistem GSM terdapat di setiap benua, dan akronim GSM beralih menjadi Global System for Mobile communication.

Para pengembang GSM memilih sistem digital ini, berlawanan dengan sistem seluler analog seperti AMPS dan TACS. Mereka percaya bahwa pengembangan dalam algoritma dan digital sinyal prosesor akan memenuhi kriteria yang mendasar dan perbaikan yang terus menerus dalam hal kualitas dan biaya.

2. PERBAIKAN YANG DILAKUKAN GSM

Dari mula, perintis GSM menginginkan fasilitas kemampuan ISDN. Walaupun begitu, katerbatasan transmisi radio, dalam hal biaya dan bandwidth-nya, tidak mengijinkan kecepatan saluran B standar ISDN mencapai 64 kbps.

Dengan menggunakan definisi ITU-T, perbaikan telekomunikasi dapat dibagi menjadi perbaikan beare, telesevices, dan supplementary teleservice. Sebagian besar teleservice yang didukung GSM adalah telepon. Seperti komunikasi lainnya, suara dikodekan secara digital dan ditransmisikan melalui jaringan GSM berupa penyebaran digital.

Pengguna dapat mengirim dan menerima data samapi 9600 bps, ke pemakai POTS (Plain Old Telephone Service), ISDN, Packet Switching Public Data Networks yang menggunakan berbagai metoda akses dan protokol, seperti X.25 atau X.32. Karena GSM merupakan jaringan digital, modem tidak diperlukan di antara pemakai dan jaringan GSM, meskipun modem audio diperlukan di dalam jaringan GSM untuk berhubungan dengan POTS.

3. ARSITEKTUR JARINGAN GSM

Jaringan GSM terdiri dari beberapa bagian yang memiliki fungsi dan interface-nya. Gambar 1 menggambarkan jaringan GSM secara umum. Jaringan GSM dibagi menjadi tiga bagian besar.
1. Mobile Station , dipegang oleh subscriber.
2. Base Station, mengontrol hubungan radio dengan Mobile Station
3. Network Subsystem, yang bagian terbesarnya adalah Mobile services Switching Center (MSC), melakukan switching hubungan antara pemakai mobile, dan antara pemakai mobile dengan pemakai telepon yang tetap (di rumah). MSC juga meng-handle operasi manajemen mobilitas telepon. Yang tidak digambarkan adalah Pusat Operasi dan Maintanance, yang mengawasi operasi dan setup jaringan.

Mobile Station dan Base Station Subsystem berkomunikasi melalui Um Interface, juga dikenal sebagai interface udara atau hubungan radio. Base Station Subsystem berkomunikasi dengan Mobile services Switching Center melalui interface A.












Gambar 1. Arsitektur jaringan GSM secara umum

3.1. Mobile Station

Mobile Station terdiri dari mobile equipment (terminalnya) dan kartu pintar yang disebut Subscriber Identity Module (SIM). Dengan memasukkan kartu SIM ke terminal GSM lainnya, pemakai dapat menerima panggilan, melakukan panggilan pada terminal tersebut.

Mobile Equipment secara unik diidentifikasikan oleh International Mobile Equipment Identity (IMEI). Kartu SIM berisi International Mobile Subscriber Identity (IMSI) yang digunakan untuk mengidentifikasi subscriber ke sistem, kartu rahasia pribadi, dan informasi lainnya. IMEI dan IMSI saling independen. Kartu SIM bisa diproteksi dari pencatut dengan adanya password.

3.2. Base Station Subsystem

Base Station terdiri dari dari 2 bagian, Base Transceiver Station (BTS) dan Base Station Controller (BSC). Mereka berkomunikasi melalui interface Abis yang sudah distandarkan, sehingga mengijinkan operasi antara komponen-komponen dari supplier yang berbeda.

BTS memiliki transceiver radio yang mendefinisikan sel dan menghandle protokol hubungan radio dengan Mobile Station. Sedang BSC mengatur radio resources untyuk satu atau lebih BTS. Juga meng-handle setup saluran radio, frekuensi harapan dan handover, yang dijelaskan di bawah ini. BSC adalah hubungan antara mobile station dan MSC.

3.3. Network Subsystem

Komponen utama dari Subsystem ini adalah MSC. Tugasnya seperti normal switching node dari PSTN atau ISDN, dan menyediakan semua fungsi yang diperlukan untuk meng-handle mobile subscriber seperti registrasi, keaslian, location updating, handover, dan memanggil routing untuk roaming subscriber. MSC menyediakan hubungan jaringan yang tetap (fixed network), seperti PSTN atau ISDN.

Home Location Register (HLR) dan Visitor Location Register (VLR), bersama dengan MSC, menyediakan fasilitas call-routing dan roaming GSM. HLR berisi semua informasi administrasi dari setiap subscriber yang terdaftar dalam jaringan GSM yang bersangkutan. Setiap jaringan GSM memiliki satu HLR, meskipun ini dapat diimplementasikan berupa data base terdistribusi.

Visitor Location Register (VLR) berisi informasi administrasi tertentu dari HLR, terutama untuk call control dan provision dari subscriber service, untuk setiap mobile yang saat itu terdapat di daerah secara geografis dikontrol oleh VLR.

4. ASPEK HUBUNGAN RADIO

International Telecomunication Union (ITU), yang mengatur alokasi spektrum radio, yang teralokasi pada 890-915 MHz untuk uplink (dari mobile station ke base station) dan 935-960 MHz untuk downlink (dari base station ke mobile station) untuk jaringan mobile di Eropa. Daerah frekuensi ini sudah dipakai di awal 1980-an oleh sistem analog. GSM akan dialokasikan di seluruh bandwidth 2x25 MHz.

4.1. Multiple Akses dan Struktur Saluran

Metoda yang dipilih GSM adalah kombinasi Time- dan Frequency-Division Multiple Acces (TDMA/FDMA). Bagian FDMA mencakup pemagian frekuensi dari (maksimum) bandwidth 25 MHz dengan 124 frekuensi carrier yang dispace-kan masing-masing 200 kHz. Setiap frekuensi tersebut kemuadian dibagi dalam waktu, menggunakan metoda TDMa. Satuan waktu dasar TDMA disebut burst period dan terakhir 15/26 ms (sekitar 0,577 ms). Delapan burst perod dikelompokkan ke satu frame TDMA (120/26 ms, atau 4,615 ms), yang menjadi satuan dasar untuk definisi saluran logika. Satu saluran fisik sama dengan satu burst period per frame TDMA.

4.2. Traffic Channel

Traffic channel (TCH) berfungsi membawa lalu lintas suara dan data. TCH menggunakan 26-frame multiframe, atau grup dari 26 frame TDMA. Panjang dari 26-frame multiframe 120 ms, yang panjang burst period-nya didefinisikan (120 ms dibagi 26 frame dibagi 8 burst period per frame). Selain 26 frame, 24 juga digunakan untuk traffic, 1 untuk Slow Associated Control Channel (SACCH) dan 1 unused (lihat gambar 2). TCH untuk uplink dan downlink dipiosahkan dalam waktu oleh 3 burst period, sehingga mobile station tidak harus mengirim dan menerima secara serentak.













Gambar 2. Organisasi burst, frame TDMA, dan multiframe untuk suara dan data


5. ASPEK JARINGAN (NETWORK)

Menjamin transmisi suara atau data dengan kualitas hubungan radio adalah fungsi dari jaringan mobile seluler. Mobile GSM dapat menjelajah ditingkat nasional maupun internasional, yang membutuhkan registrasi, keaslian, call routing dan adanya fungsi location updating dan distandardisadi dalam jaringan GSM. Dalam kenyatannya daerah geografis ini dicakup oleh jaringan dibagi menjadi sel-sel yang mengharuskan implementasi mekanisme handover. Fungsi-fungsi ini dilakukan oleh Network Subsystem, terutama menggunakan Mobile Application Part (MAP) yang dibangun di atas protokol Signalling System No. 7.










Gambar 3. Stuktur protokol Pensinyalan pada GSM

Protokol signalling ini dalam GSM distrukturisasi menjadi tiga layer umum, tergantung dari interface, yang digambarkan pada gambar 3. Layer 1 adalah physical layer, yang menggunakan struktur channel yang didiskusikan di atas pada interface udara. Layer 2 adalah data link layer. Melalui interface Um, data link layer merupakan versi yang dimodifikasi dari protokol LAPD yang digunakan dalam ISDN, yang disebut LAPDm. Melalui A interface, Message Transfer Part layer 2 dari Signalling System no. 7 dipakai. Layer 3 sendiri dibagi menjadi 3 sublayer.
1. Radio Resource Management, mengontrol setup, pemeliharaan, terminasi radio dan saluran tetap, termasuk handover
2. Mobility Management, mengatur locating updating dan prosedur registrasi, agar aman dan rahasia.
3. Connection Management, menangani call control secara umum, saman dengan CCITT Recommendation Q.931, dan mengatur Supplementary Service dan Short Message Service (SMS).

5.1. Manajemen Radio Resource

Layer manajemen radio resource (RR) mengawasi pembentukan hubungan radio dan yang tetap (fixed), antara mobile station dan MSC. Komponen utama dari mobile station adalah mobile station dan Base Station Subsystem, seperti layaknya MSC. Layer RR digunakan dengan manajemen sesion RR, yang waktu sebuah mobile dalam mode dedikasi, sebagaimana konfigurasi saluran radio, termasuk alokasi saluran dedikasi.

Handover

Dalam jaringan seluler, hubungan radio dan fixed (telepon yang tidak bergerak) yang dilakukan tidak permanen posisinya selama call. Handover, atau disebut handoff di Amerika Utara, adalah switching dari on-going call ke saluran atau sel yang berbeda. Eksekusi dan pengukuran yang diperlukan untuk handover memiliki satu dari fungsi dasar layer RR.

Terdapat empat tpe handover dalam sistem GSM, yang mencakup mentransfer panggilan antara :
• Channel (time slot) dalam sel yang sama
• Sel (BTS) di bawah kontrol BSC
• Sel di bawah kontrol BSC yang berbeda, tetapi selama MSC yang sama
• Sel di bawah kontrol MSC yang berbeda-beda.
Dua tipe pertama, dinamakan handover internal, mencakup hanya BSC. Untuk menyimpan bandwidth pensinyalan, mereka diatur oleh BSC tanpa mencakup MSC, kecuali untuk memebritahu pada saat terpenuhnya handover. Dua tipe terakhir, dinamakan handover eksternal, ditangani oleh MSC. Aspek penting dari GSM adalah bahwa MSC yang orisinil, anchor MSC, bertanggung jawab untuk sebagian besar fungsi call-related, dengan pengecualian subsequent handover inter-BSC di bawah kontrol MSC yang baru, yang dinamakan relay MSC.

5.2. Manajemen Mobilitas

Layer Mobility Management (MM) dibangun di atas layer RR, dan menangani fungsi-fungsi yang diambil dari mobilitas subscriber, dan aspek rahasia dan keamanannya. Manajemen lokasi diperhatikan bersama prosedur yang memungkinkan sistem untuk mengetahui lokasi sekarang dari mobile station yang sedang aktif sehingga routing panggilan datang dapat sempurna.

Location Updating

Prosedur locating updating, dan subsequent call routing, menggunakan MSC dan dua location register : HLR dan VLR. When mobile station diswitch on dalam lokasi barunya, atau bergerak ke lokasi yang baru atau PLMN operator yang berbeda, dia harus mendaftar dengan jaringannya untuk memberitahu lokasinya sekarang. Dalam kasus normal, pesan location update dikirim ke MSC/VLR yang baru, yang merekam informasi area lokasi, dan kemudia mengirimkannya ke HLR dari subscriber. Informasi tersebut biasanya alamat SS7 dari VLR yang baru, meskipun dia nomor routing. Nomor routing biasanya tidak bertanda, meskipun ini akan mereduksi pensinyalan, karena hanya terdapat nomor routing yang terbatas yang dapat diperoleh dalam MSC/VLR yang baru dan mereka dialokasikan pada permintaan untuk panggilan yang datang. Untuk perubahan, HLR mengirim subset dari informasi subscriber, yang diperlukan untuk kontrol panggil, ke MSC/VLR yang baru, dan mengirim pesan ke MSC/VLR yang lama untuk menghapus registrasi lama.

Untuk alasan kehandalan, GSM secara periodik melakukan prosedur location updating. Jika HLR atau MSC/VLR gagal, memperlakukan setiap register mobile secara serentak membawa database yang baru yang menyebabkan overloading. Sehingga, database yang baru sebagai location updating yang terjadi. Memungkinkannya pembaruan secara periodik, periode waktu antara pembaruan yang periodik, dikontrol oleh operator, dan merupakan pertukaran lalu lintas pensinyalan dan kecepatan recovery. Jika mobile tidak mendaftar setelah periode updating, maka tidak terregister.

5.3. Manajemen Komunikasi

Layer Comunication Management (CM) berfungsi untuk call control (CC), suplementary service management, dan short message service management.

Rute Panggilan

Tidak seperti jaringan yang fixed, dimana sudah terdapat kabel ke operator pusat, pemakai GSM dapat menjelajah secara nasional maupun internasional. Nomor direktori yang dipanggiluntuk mencapai mobile subscriber disebut Mobile sSubscriber ISDN (MSISDN). Nomor ini mencakup kode negara dan Kode tujuan negara yang mengidentifikasi operator subscriber-nya. Beberapa digit pertama sisanya menidentifikasikan HLR dalam PLMN dari subscriber.

Panggilan diarahkan ke fungsi Gateway MSC (GMSC). GMSC pada dasarnya merupakan switch yang dapat menginterogasi HLR subscriber untuk memperoleh informasi routing, dan mengandung table linking MSISDN pada HLR-nya. Sederhananya memiliki satu GSMC menanganisatu PLMN tertentu. Perlu diketahui fungsi GMSC berbeda dengan fungsi MSC, hanya biasanya diimplementasikan dalam MSC.

Informasi routing yang dikembalikan ke GMSC adalah Nomor Jelajah Mobile Station (MSRN). MSRN berhubungan dengan nomor geografi, dan tidak diberikan ke subscriber dan tidak visible bagi subscriber.

Umumnya prosedur routing bersama GMSC meminta HLR subscriber yang dipanggil untuk sebuah MSRN. HLR umumnya hanya menyetor alamat SS7 dari VLR subscriber sekarang, dan tidak punya MSRN. Maka HLR harus meminta dari VLR sekarang, yang akan secara periodik mengalokasikan MSRN dari pool-nya untuk panggilan. MSRN dikembalikan ke HLR dan kembali ke GMSC, yang dapat kemudian merute panggilan untuk MSC yang baru. Pada MSC yang baru, IMSI dari MSRN diperoleh, dan mobile dibaca pada area lokasi yang sekarang.











Gambar 4. Call routing

1 comment:

Anonymous said...

Hello. And Bye.