MODUL-10 Global System for Mobile Communication (GSM)

MODUL-10
Global System for Mobile Communication (GSM)
Definisi
Sistem global untuk komunikasi mobile (GSM) adalah standar yang diterima secara global
dalam komunikasi seluler digital. GSM adalah sebuah nama kelompok standardisasi yang
berdiri pada tahun 1982 untuk menetapkan standar umum telepon seluler di Eropa yang akan
merumuskan spesifikasi ponsel selular untuk pan-Eropa dengan sistem operasi 900 MHz.
Diperkirakan bahwa banyak negara di luar Eropa yang akan bergabung dengan kemitraan
GSM.
Overview
Modul ini menyediakan pengenalan pada konsep-konsep dasar GSM, spesifikasi, jaringan, dan
layanan. Sejarah singkat mengenai evolusi jaringan disediakan dalam rangka menetapkan
konteks untuk memahami GSM.
1. Pendahuluan: Evolusi dari Sistem Ponsel
Selular adalah salah satu aplikasi telekomunikasi yang paling cepat berkembang dan paling
banyak permintaannya. Saat ini, Ponsel merepresentasikan persentase peningkatan yang terus
menerus dari semua langganan ponsel baru di seluruh dunia. Saat ini terdapat lebih dari 45 juta
pengguna seluler di seluruh dunia, dan hampir 50 persen dari pengguna bertempat di Amerika
Serikat. Diperkirakan bahwa sistem selular yang menggunakan teknologi digital akan menjadi
metode telekomunikasi universal . Pada tahun 2005, peramal meramalkan bahwa akan ada
lebih dari 100 juta pelanggan seluler di seluruh dunia. Hal ini bahkan telah diperkirakan bahwa
beberapa negara mungkin memiliki lebih banyak ponsel daripada telepon tetap (rumah) pada
tahun 2000 (lihat Gambar 1).
Konsep layanan seluler adalah penggunaan pemancar berdaya rendah di mana frekuensi dapat
digunakan kembali dalam suatu wilayah geografis. Gagasan ide sel-mobile berbasis layanan
radio dirumuskan di Amerika Serikat tepatnya di "Bell Labs" pada awal tahun 1970-an. Namun,
negara-negara Skandinavia adalah negara yang pertama kali memperkenalkan layanan selular
untuk tujuan komersial dengan pengenalan Nordic Mobile Telephone (NMT) pada tahun 1981.
Sistem selular dimulai di Amerika Serikat dengan peluncuran sistem Advanced Mobile Phone
Service (AMPS) pada tahun 1983. Standar dari AMPS diadopsi oleh Asia, Amerika Latin, dan
Kelautan negara (Oceanic countries) , membuat selular menjadi pasar potensial terbesar di
dunia.
Pada awal 1980-an, sistem telepon selular yang dipakai adalah analog bukan digital, seperti
sistem baru pada saat ini. Satu tantangan yang dihadapi sistem analog adalah
ketidakmampuan untuk menangani peningkatan kebutuhan yang semakin tinggi dengan biaya
yang efisien (lebih rendah). Akibatnya, teknologi digital lebih disambut. Keuntungan sistem
digital dibandingkan sistem analog meliputi kemudahan sinyal, tingkat gangguan yang lebih
rendah, integrasi transmisi dan switching, dan peningkatan kemampuan untuk memenuhi
tuntutan / permintaan.
Tabel 1 Perkembangan ponsel di seluruh dunia sistem.
2. GSM
Sepanjang evolusi telekomunikasi seluler, berbagai sistem telah dikembangkan tanpa manfaat
spesifikasi yang memiliki standart. Hal ini mendatangkan banyak masalah secara langsung
berkaitan dengan kompatibilitas, terutama dengan perkembangan teknologi radio digital.
Pembuatan Standar GSM dimaksudkan untuk mengatasi permasalahan ini.
Dari tahun 1982-1985 diselenggarakan diskusi mengenai pembuatan keputusan di antara
membangun sistem analog atau digital. Setelah beberapa uji lapangan, sistem digital diadopsi
untuk GSM. Tugas selanjutnya adalah untuk memutuskan antara solusi narrow atau solusi
broadband. Pada bulan Mei 1987, Time Division Multiple Access (TDMA) akhirnya memilih
solusi narrow.
Ringkasan milestones GSM pada Tabel 2.
Tahun
Milestone
1982
GSM terbentuk
1986
Tes Lapangan
1987
TDMA terpilih sebagai metode access
1988
Penandatanganan nota kesepahaman
1989
Validasi sistem GSM
1990
Preoperation system
1991
Commercial system start-up
1992
Pencakupan kota-kota besar / bandara
1993
Pencakupan jalan jalan utama
1995
Pencakupan pedesaan
3. The GSM Network
GSM menyediakan rekomendasi, bukan persyaratan. Spesifikasi GSM mendefinisikan
persyaratan fungsi dan tampilan secara rinci tetapi tidak menetapkan perangkat keras yang
harus digunakan. Alasan mengenai hal ini adalah untuk memberikan batasan kepada desainer
sesedikit mungkin tetapi masih memungkinkan bagi operator untuk membeli peralatan dari
berbagai suppliers. Jaringan GSM dibagi menjadi tiga sistem utama: sistem switching (SS),
sistem base station (BSS), dan sistem operation and support (OSS).
Dasar elemen jaringan GSM pada Gambar 2.
Sistem Switching
Sistem switching (SS) bertanggung jawab untuk melakukan pemrosesan panggilan dan fungsi
yang berhubungan dengan pelanggan. Sistem switching meliputi unit fungsional:
• Home Location Register (HLR)- HLR adalah database yang digunakan untuk penyimpanan
dan pengelolaan kepelangganan. HLR dianggap sebagai database yang paling penting, karena
menyimpan data secara tetap tentang pelanggan, termasuk profil layanan pelanggan, informasi
lokasi, dan status keaktifan. Bila seseorang berlangganan dari salah satu operator PCS, dia
terdaftar di HLR operator itu.
• Layanan mobile switching center (MSC)-MSC melakukan fungsi switching telepon dari sistem.
Mengontrol panggilan ke dan dari telepon lainnya dan sistem data, juga melakukan fungsi
seperti toll ticketing, network interfacing, pensinyalan channel umum, dan lain-lain.
• Visitor location register (VLR)- VLR adalah database sementara yang berisi informasi tentang
para pelanggan yang diperlukan oleh MSC untuk melayani pelanggan yang berkunjung. VLR
selalu terintegrasi dengan MSC. Ketika mobile masuk ke dalam area MSC yang baru, maka
VLR tersambung ke MSC yang akan meminta data mengenai mobile station dari HLR.
Kemudian, jika mobile station membuat panggilan, VLR akan memiliki informasi yang
diperlukan untuk penyediaan panggilan tanpa harus menginterogasi HLR setiap waktu.
• Authentication center (AUC)-Sebuah unit yang disebut AUC menyediakan otentikasi dan
parameter enkripsi yang memverifikasi identitas pengguna dan menjamin kerahasiaan setiap
panggilan (call). AUC melindungi operator jaringan dari berbagai jenis penipuan yang
ditemukan di dunia seluler saat ini.
• Equipment identity register (EIR)- EIR adalah database yang berisi informasi tentang identitas
peralatan mobile yang mencegah panggilan dari pencurian, tidak sah, atau mobile station cacat
. AUC dan EIR diimplementasikan sebagai bagian yang berdiri sendiri atau sebagai gabungan
AUC / EIR.
The Base Station System (BSS)
Semua fungsi yang berhubungan dengan radio dilakukan di BSS, yang terdiri dari pengontrol
base station (BSCs) dan base transceiver station (BTS).
• BSC- BSC menyediakan semua fungsi kontrol dan hubungan antara MSC dan BTS. Hal ini
merupakan switch berkapasitas tinggi yang menyediakan fungsi-fungsi seperti penyerahan,
data konfigurasi cell, dan pengendalian frekuensi radio (RF) pada tingkat di transceiver station.
Sejumlah BSCs dilayani oleh MSC.
• BTS- BTS menangani tampilan radio ke mobile station. BTS adalah peralatan radio
(transceiver dan antena) yang diperlukan untuk melayani setiap sel dalam jaringan.
Sekelompok BTS dikontrol oleh BSC.
Operasi dan Support System
Pusat Operasi dan pemeliharaan (OMC) / The operations and maintenance center, terhubung
ke semua peralatan dalam sistem switching dan ke BSC. Pelaksanaan OMC disebut operasi
dan sistem pendukung (OSS). OSS adalah entitas fungsional dari operator jaringan yang
memantau dan mengontrol sistem. Tujuan dari OSS adalah untuk menawarkan pelanggan
biaya yang efektif secara terpusat, regional, dan kegiatan operasional lokal dan pemeliharaan
yang diperlukan untuk jaringan GSM. Fungsi penting dari OSS adalah untuk memberikan
gambaran jaringan dan mendukung aktivitas pemeliharaan dari operasi dan pemeliharaan
organisasi yang berbeda-beda.
Elemen Fungsional tambahan
Elemen fungsional lainnya ditunjukkan pada Gambar 2 adalah sebagai berikut:
• Message center (MXE)- MXE adalah sebuah elemen yang menyediakan pengintegrasian
suara, faks, dan data olah pesan. Secara khusus, MXE menangani layanan pesan singkat,
pesan area, voice mail, fax mail, email, dan notifikasi.
• Mobile service node (MSN)- MSN adalah elemen yang menangani layanan selular jaringan
cerdas (IN) / intelligent network.
• Gateway mobile services switching center (GMSC)- sebuah elemen gateway yang digunakan
untuk menghubungkan dua jaringan. Gateway sering diimplementasikan dalam MSC. MSC ini
kemudian disebut sebagai GMSC.
• GSM interworking unit (GIWU)- GIWU terdiri dari hardware dan software yang menyediakan
sebuah tampilan untuk berbagai jaringan sebagai komunikasi data. Melalui GIWU, pengguna
dapat secara bergantian melakukan pembicaraan dan data selama panggilan yang sama.
Peralatan hardware GIWU secara fisik terletak di MSC / VLR.
4. Jaringan Area GSM
Jaringan GSM dibagi dari wilayah geografis. Seperti ditunjukkan dalam Gambar 3, area ini
mencakup sel-sel, daerah lokasi (Las), area layananMSC / VLR , area (PLMN / public land
mobile network).
Cell adalah daerah cakupan radio yang diberikan oleh satu stasiun transceiver. Jaringan GSM
mengidentifikasi setiap sel sel melalui nomor identitas global (CGI) yang ditentukan untuk setiap
sel. Daerah lokasi adalah sekelompok sel. Ini adalah area di mana pelanggan yang dipanggil.
Setiap LA dilayani oleh satu atau lebih station controller, namun hanya oleh satu MSC (lihat
Gambar 4). Setiap LA diberikan sebuah nomor location area identity (LAI)
Sebuah MSC / VLR layanan area mewakili bagian dari jaringan GSM yang dilakukan oleh satu
MSC dan yang terjangkau, seperti yang terdaftar di VLR di MSC (lihat Gambar 5).
Layanan area PLMN adalah layanan yang dilayani oleh satu operator jaringan (lihat Gambar
6).
5. Spesifikasi GSM
Sebelum melihat spesifikasi GSM, sangatlah penting untuk memahami istilah-istilah dasar
sebagai berikut:
•
bandwidth- jangkauan batas saluran, bandwidth yang lebih luas, akan membuat
semakin cepat data dapat dikirim
•
bit per detik (bps / bits per second)- sebuah denyut data; persamaannya adalah delapan
bit setara dengan satu byte
•
frekuensi- jumlah siklus per unit waktu; frekuensi yang diukur dalam satuan hertz (Hz)
•
kilo (k)- kilo adalah sebutan untuk 1.000; kbps singkatan mewakili 1.000 bit per detik
•
megahertz (MHz) -1.000.000 hertz (siklus per detik)
•
milidetik (ms)- satu-seperseribu detik
•
watt (W)-suatu ukuran kekuatan pemancar
Spesifikasi untuk berbagai layanan komunikasi personal (PCS / personal communication
services) sistem bervariasi antara berbagai jaringan PCS. Di bawah ini adalah pendeskripsian
tentang spesifikasi dan karakteristik untuk GSM.
•
frequency band- rentang frekuensi yang ditetapkan untuk GSM adalah 1.850 -1.990
MHz (mobile station ke base station).
•
duplex distance / jarak duplex - jarak dupleks adalah 80 MHz. Jarak Duplex adalah jarak
antara frekuensi uplink dan downlink. Dalam sebuah channel memiliki dua frekuensi, 80
MHz terpisah.
•
channel separation / pemisahan saluran- Pemisahan antara frekuensi carrier yang
berdekatan. Pada GSM, ini adalah 200 kHz.
•
modulasi- Modulasi adalah proses mengirim sinyal dengan mengubah karakteristik dari
frekuensi pembawa. Hal ini dilakukan dalam jaringan GSM melalui Gaussian minimum
shift keying (GMSK).
•
transmission rate / laju transmisi GSM adalah sistem digital dengan kecepatan transmisi
sebesar 270 kbps.
•
access method / metode akses- GSM memanfaatkan konsep Time Division Multiple
Access (TDMA). TDMA adalah teknik di mana beberapa panggilan yang berbeda dapat
berbagi carrier yang sama. Masing-masing panggilan diberikan slot waktu tertentu.
•
speech coder- GSM menggunakan linear predictive coding (LPC). Tujuan dari LPC
adalah untuk mengurangi laju bit. LPC menyediakan parameter untuk menyaring yang
meniru sistem vokal. Sinyal melewati penyaring ini, meninggalkan sisa sinyal. speech
dikodekan pada 13 kbps.
6. Layanan Pelanggan GSM
Ada dua jenis layanan dasar yang ditawarkan melalui GSM: telephony (juga disebut sebagai
layanan tele / jarak jauh) dan data (juga disebut sebagai layanan pembawa).
Jasa teleponi khususnya layanan suara
menyediakan bagi pelanggan kemampuan yang
lengkap (termasuk diperlukan perangkat terminal) untuk berkomunikasi dengan pelanggan lain.
Layanan data menyediakan kapasitas yang diperlukan untuk mengirimkan sinyal data yang
sesuai antara dua titik akses untuk menciptakan sebuah tampilan pada jaringan. Selain telepon
normal dan panggilan darurat, layanan pelanggan berikut ini didukung oleh GSM:
•
dual-tone multifrequency (DTMF)- DTMF adalah nada sinyal yang sering digunakan
untuk berbagai keperluan pengontrolan melalui jaringan telepon, seperti remote control
dari sebuah mesin penjawab. GSM mendukung penuh DTMF.
•
facsimile group III- GSM mendukung CCITT Group 3 faksimili. Mesin fax standar
dirancang untuk dihubungkan ke telepon dengan menggunakan sinyal analog, sebuah
konverter faks khusus terhubung pada pertukaran yang digunakan dalam sistem GSM.
Hal ini memungkinkan GSM terhubung dengan fax untuk dapat berkomunikasi dengan
fax analog dalam jaringan.
•
Layanan pesan singkat- fasilitas yang nyaman dari jaringan GSM adalah layanan pesan
singkat. Sebuah pesan yang terdiri dari maksimal 160 karakter alfanumerik dapat dikirim
ke atau dari ponsel. Layanan ini dapat dilihat sebagai bentuk lanjutan alfanumerik
paging dengan sejumlah keunggulan. Jika pelanggan mematikan atau berada di luar
area jangkauan ponsel, pesan akan disimpan dan menawarkan kembali ke pelanggan
bila ponsel diaktifkan atau telah masuk kembali ke dalam area jangkauan jaringan.
Fungsi ini menjamin bahwa pesan akan diterima.
Layanan Tambahan
GSM mendukung layanan tambahan yang dapat melengkapi dan mendukung teleponi dan
layanan data. Layanan tambahan didefinisikan oleh GSM dan ditandai sebagai menghasilkan
fitur yang bermanfaat. Sebagian daftar layanan tambahan berikut.
•
call forwarding- Layanan ini memberikan pelanggan kemampuan untuk mengirim
panggilan masuk ke nomor lain apabila ponsel tersebut tidak terjangkau, jika sibuk, jika
tidak ada jawaban, atau jika panggilan forwarding diperbolehkan tanpa syarat.
•
barring of outgoing calls / penghalangan anda dari panggilan keluar- Layanan ini
memungkinkan pelanggan selular untuk mencegah semua panggilan keluar.
•
pembatasan panggilan masuk- fungsi ini memungkinkan pelanggan untuk mencegah
panggilan masuk. Dua kondisi berikut untuk pembatasan panggilan masuk ada:
melakukan semua pembatasan panggilan masuk dan panggilan masuk ketika berada di
luar jangkauan PLMN.
•
advice of charge (AOC)- AOC menyediakan layanan kepada pelanggan dengan
estimasi biaya telepon. Ada dua jenis informasi AOC: menyediakan pelanggan dengan
perkiraan tagihan dan penggunakan untuk keperluan pengisian langsung. AOC untuk
panggilan data disediakan berdasarkan pengukuran waktu.
•
call hold -Layanan ini memungkinkan pelanggan untuk menginterupsi panggilan yang
sedang berlangsung dan kemudian melanjutkkan kembali panggilan. Layanan call hold
ini hanya berlaku untuk telepon biasa.
•
call waiting -Layanan ini memungkinkan pelanggan selular mengetahui adanya
panggilan masuk saat pembicaraan lewat ponsel sedang berlangsung. Pelanggan dapat
menjawab, menolak, atau mengabaikan panggilan masuk. Panggilan tunggu dapat
diterapkan pada semua layanan telekomunikasi GSM dengan menggunakan circuitswitched connection.
•
multiparty service -layanan yang multipartai ini memungkinkan pelanggan untuk
membangun sebuah percakapan multipartai-yaitu, sebuah percakapan secara langsung
antara tiga sampai enam pelanggan. Layanan ini hanya berlaku untuk telepon biasa.
•
calling line identification presentation/restriction -layanan ini mendukung partai yang
disebut dengan integrated services digital network (ISDN) jumlah partai panggilan.
Layanan pembatasan panggilan memungkinkan partai untuk membatasi presentasi.
Pembatasan menimpa presentasi.
•
closed user groups (CUGs)-CUGs umumnya sebanding dengan sebuah PBX. Mereka
adalah kelompok pelanggan yang hanya mampu menelepon diri mereka sendiri dan
nomor-nomor tertentu.