BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Global System for Mobile Communication (GSM) 2.1.1 Perkembangan teknologi GSM Teknologi komunikasi selular sebenarnya sudah berkembang dan banyak digunakan pada awal tahun 1980-an, diantaranya sistem C-NET yang dikembangkan di Jerman dan Portugal oleh Siemens, sistem RC-2000 yang dikembangkan di Prancis, sistem nordic mobile telephone (NMT) yang dikembangkan di Belanda dan Skandinavia oleh Ericsson, serta sistem TACS yang beroperasi di Inggris. Namun teknologinya yang masih analog membuat sistem yang digunakan bersifat regional sehingga sistem antara negara satu dengan yang lain tidak saling kompatibel dan menyebabkan mobilitas pengguna terbatas pada suatu area sistem teknologi tertentu saja. (Fernandes, 2007) Teknologi analog yang berkembang, semakin tidak sesuai dengan perkembangan masyarakat Eropa yang semakin dinamis, maka untuk mengatasi keterbatasannya. Negara - negara Eropa membentuk sebuah organisasi pada tahun 1982 yang bertujuan untuk menentukan standar - standar komunikasi selular yang dapat digunakan di semua negara Eropa. Organisasi ini dinamakan Group Special Mobile, oganisasi ini memelopori munculnya teknologi digital selular yang kemudian dikenal dengan nama global system for mobile communication atau GSM. GSM muncul pada pertengahan 1991 dan akhirnya dijadikan standar telekomunikasi selular untuk seluruh Eropa oleh european telecomunication standard institute (ETSI). Pengoperasian GSM secara komersil baru dapat dimulai pada awal kuartal terakhir 1992 karena GSM merupakan teknologi yang kompleks dan butuh pengkajian yang mendalam untuk bisa dijadikan standar. Pada awal pengoperasiannya, GSM telah mengantisipasi perkembangan jumlah penggunanya yang sangat pesat dan arah pelayanan per area yang tinggi, sehingga arah perkembangan teknologi GSM adalah digital cellular system (DCS) pada alokasi frekuensi 1800 Mhz. Dengan frekuensi tersebut, akan dicapai kapasitas pelanggan yang semakin besar per satuan sel. Selain itu, dengan luas sel yang semakin kecil akan dapat menurunkan kekuatan daya pancar handphone, sehingga bahaya radiasi yang timbul terhadap organ kepala akan dapat di kurangi. Pemakaian GSM kemudian meluas ke Asia dan Amerika, termasuk Indonesia. Indonesia awalnya menggunakan sistem telepon selular analog yang bernama advances mobile phone system (AMPS) dan nordic mobile telephone (NMT). Namun dengan hadir dan dijadikannnya standar sistem komunikasi selular membuat sistem analog perlahan menghilang, tidak hanya di Indonesia, tapi juga di Eropa. Pengguna GSM pun semakin lama semakin bertambah. Akhirnya GSM tumbuh dan berkembang sebagai sistem telekomunikasi seluler yang paling banyak digunakan di seluruh dunia. 2.1.2 Arsitektur jaringan GSM Dengan karakteristik yang open standard interface (memungkinkan vendor - vendor untuk ikut mengembangkan instrumennya pada sisi jaringan), jangkauan luas (roaming access), interoperabilitas serta kemudahan penggunaan Subcriber Identification Module (SIM) card pada handset yang berbeda tanpa mengurangi fungsi konektivitasnya, merupakan beberapa faktor yang menyebabkan perkembangan jaringan GSM sedemikian pesat pada kurun waktu beberapa tahun terakhir. (Zacharias, 2005) Unsur – unsur utama dari arsitektur GSM ditunjukkan pada gambar 2.1 (Scourias, 1999) : Gambar 2.1 Layout Generic dari Jaringan GSM ( Sumber : http://ccnga.uwaterloo.ca/~jscouria/GSM/gsmreport.html ) Arsitektur GSM secara garis besar terdiri dari 4 subsistem yang terkoneksi dan berinteraksi antar sistem dan dengan user melalui network interface, subsistem tersebut adalah (Adiputra dkk, 2009) : 1. Mobile Station (MS) 2. Base Station Subsytem (BSS) 3. Network Switching Subsytem (NSS) 4. Operation and Support System (OSS) 2.1.2.1 Mobile station (MS) Mobile Station (MS) merupakan bagian utama yang dipakai dalam komunikasi selular dimana perangkat fisik ini dapat diinstal, portable dan mudah dibawa kemana saja. MS dibuat dengan berbagai macam desain dan keunggulan yang sesuai untuk dapat memenuhi kebutuhan pelanggan. Jarak daerah cakupan dari MS tergantung pada power output dari setiap tipe MS. Bagian terpenting dari MS adalah Subscriber identity module (SIM) dan mobile equipment (ME). Tanpa SIM, MS tidak dapat mengakses jaringan GSM kecuali untuk emergency . (Budiyanto, 2010) jalur traffic 2.1.2.2 Base station subsystem (BSS) BSS bertanggung jawab atas semua fungsi - fungsi radio di dalam sistem. BSS mengatur komunikasi radio dengan unit - unit mobile dan juga menangani handover dari panggilan yang sedang berlangsung diantara sel - sel yang dikontrol oleh BSC. BSS bertanggung jawab atas pengaturan semua sumber-sumber jaringan radio dan data konfigurasi sel. BSS mampu menangani situasi kesalahan normal tanpa harus dikontrol oleh OSS. Hal ini bermaksud apabila OSS tidak dapat dijangkau, BSS dapat melaksanakan tindakan yang benar pada situasi yg tidak normal. Gambar 2.2 BSS pada Jaringan GSM ( Sumber : http://www.lontar.ui.ac.id ) Pada gambar 2.2 diatas terlihat tiga komponen utama penyusun BSS yaitu (Budiyanto, 2010) : 1. Base station controller (BSC) Fungsi - fungsi kontrol dan saluran fisik antara MSC dan BTS ditangani oleh BSC, BSC merupakan switch yang berkapasitas tinggi untuk menangani fungsi seperti handover , data konfigurasi sel, dan mengendalikan level daya RF pada BTS. Setiap BSC akan dikontrol oleh sebuah MSC. BSC mempunyai fungsi sebagai berikut: a. Pelaksanaan dan pemeliharaan BSC bagian dalam seperti prosesor pengontrol muatan pada BSC b. Penanganan dari hubungan MS selagi set-up dan semasa panggilan c. Manajemen jaringan transmisi d. Manajemen jaringan radio e. Manajemen Radio Base Station (RBS) atau BTS f. Transcoding dan adaptasi kecepatan pada BSC 2. Base transceiver station (BTS) BTS menangani interface radio dengan MS. BTS merupakan perangkat radio (transceiver dan antena) yang diperlukan untuk melayani sel dalam jaringan. Beberapa BTS dikontrol oleh sebuah BSC. BTS juga biasa disebut dengan nama RBS, RBS termasuk semua radio dan hubungan transmisi perangkat yang dibutuhkan pada site untuk menghasilkan transmisi radio pada satu atau beberapa sel. Adapun fungsi dari BTS (RBS), yaitu: a. Menangani interface radio baik dari segi konfigurasi, transmisi ataupun reiceiving b. Penanganan pemeliharaan lokal c. Pengaturan proses hubungan persinyalan d. Pengolahan sinyal e. Sinkronisasi f. Pengaturan fungsional dan uji coba 3. Transcoder controller (TRC) TRC menghasilkan BSS dengan kapabilitas untuk adaptasi kecepatan. Hal ini sangat penting karena kecepatan tersebut digunakan untuk melewati alat penghubung udara dan digunakan oleh visitor location register (VLR). Alat yang melaksanakan adaptasi kecepatan yang disebut transcoder . 2.1.2.3 Network switching subsystem (NSS) Proses panggilan serta fungsi - fungsi yang berhubungan dengan pelanggan merupakan fungsi utama dari network switching subsystem (NSS). Arsitektur NSS ditunjukkan pada gambar dibawah ini (Budiyanto, 2010) : Gambar 2.3 Arsitektur NSS pada Jaringan GSM ( Sumber : http://www.lontar.ui.ac.id ) 1. Equipment identity register (EIR) – EIR merupakan database yang menyimpan informasi mengenai mobile equipment. 2. Home location register (HLR) – HLR merupakan database yang digunakan untuk penyimpanan dan manajemen dari pelanggan. HLR merupakan database yang paling penting karena menyimpan data permanen mengenai pelanggan, profil layanan, informasi lokasi, dan status aktivitasnya 3. Mobile switching center (MSC) – MSC menangani fungsi - fungsi switching telephony , network interfacing , common channel signaling , dan sebagainya. 4. Visitor location register (VLR) – VLR merupakan database yang berisi informasi sementara mengenai pelanggan yang diperlukan oleh MSC. VLR selalu terintegrasi dengan MSC. Ketika MS berada di area MSC yang baru, VLR akan meminta informasi kepada HLR mengenai MS tersebut. 5. Authentication center (AuC) – AuC menyediakan fungsi autentikasi dan enkripsi untuk mengkonfirmasikan identitas pelanggan dan menjamin kerahasiaan pada setiap panggilan. 2.1.2.4 Operation and maintenance center (OMC) Fungsi operation and maintenance center (OMC) adalah untuk mengawasi beberapa jaringan seperti jaringan trafik. Perangkat ini terhubung dengan semua perangkat yang ada di MSC dan BSC. Implementasi dari OMC disebut operation and support system (OSS). OSS merupakan fungsional terpenting untuk mengawasi dan mengontrol sistem. Tujuan dari OSS adalah untuk memberikan efektivitas dalam operasional dan pemeliharaan yang diperlukan oleh jaringan GSM. (Budiyanto, 2010) 2.1.3 Interface GSM Sistem GSM memiliki empat buah antar muka standar yang terdiri dari antarmuka udara (Air-interface) yang menghubungkan perangkat MS (mobile station) dan BTS, antarmuka Abis (Abis-interface) yang menghubungkan BTS dan BSC serta antarmuka A (A-interface) berupa PCM-line yang menghubungkan BSC dan MSC. 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 layanan yang diberikan oleh jaringan. Gambar 2.4 Interface Jaringan GSM ( Sumber : http://www.scribd.com/maharsijati ) 2.1.3.1 A interface A-interface adalah interface antara BSC dan MSC. Secara fisik, Ainterface terdiri dari satu atau lebih link PCM antara MSC dan BSC, dimana tiap tiap linknya berkapasitas 2 Mbps. A-interface dapat dibagi menjadi 2 bagian, yaitu (Abusajid, 2011) : 1. Bagian antara BTS dan transcoding rate adaption. unit (TRAU), dimana data yang ditansmisikan masih dalam bentuk yang data yang dikompress. 2. Bagian antara TRAU dan MSC, dimana data yang ditransmisikan sudah tidak dikompressi. A-interface menggunakan signalling system no. 7 (SS7) dengan signaling connection control part (SCCP) sebagai user partnya. GSM menggunakan signalling standar yang sudah ada (SS7 dan SCCP) pada A-interface dan sebuah applikasi baru yaitu base station sub-system application part (BSSAP). BSSAP dapat dibagi menjadi 2 bagian, yaitu : base station sub-system management application part (BSSMAP) dan direct transfer application part (DTAP). Gambar di bawah ini menunjukan diagaram A-interface dalam OSI layer. Gambar 2.5 Blok diagram A-Interface pada OSI layer ( Sumber : http://mobileindonesia.files.wordpress.com ) BSSMAP terdiri dari informasi yang ditransmisikan antara BSC dan MSC, dimana informasi tersebut diproses oleh BSC. Seperti PAGING, HND_CMD, dan informasi RESET. Secara umum BSSMAP mengandung semua informasi yang dipertukarkan sebagai radio resource management antara MSC dan BSC dan juga message yang digunakan sebagai control task antara BSC dan MSC. DTAP mengandung semua informasi yang dipertukarkan antara sebuah NSS dan MS. Message - message ini transparan untuk BSS. Message - message ini meliputi semua informasi yang digunakan untuk mobility management, kecuali LOC_UPD_REQ, IMSI_DET_IND, dan CM_SERV_REQ. 2.1.3.2 Ater interface Ater-interface adalah jalur antara TRC dan BSC. Pada TRC jalur bicara di transkodekan dari 64 Kbps menjadi 16 Kbps. 13 Kbps untuk jalur informasi dan 3 Kbps untuk informasi pensinyalan in-band. (Maharsijati, 2010) 2.1.3.3 Abis interface Abis-interface adalah interface antara BTS dan BSC. Abis-interface adalah sebuah interface PCM 32, sama seperti interface terestrial lainnya di GSM. Kecepatan transmisi pada Abis-interface adalah 2.048 Mbps, yang dibagi dalam 32 kanal dengan kecepatan masing-masing kanal sebesar 64 Kbps. Protocol protocol di Abis-interface sangat bersifat vendor specifik, konsekuensinya, sebuah BTS dari pabrikan vendor A tidak bisa dihubungkan dengan BSC dari pabrikan vendor B. Gambar di bawah ini menunjukan stack protocol OSI pada Abis-interface. (Abusajid, 2011) Gambar 2.6 Blok diagram Abis-Interface pada OSI layer ( Sumber : http://mobileindonesia.files.wordpress.com/ ) 2.1.3.4 Air interface Air-interface menggunakan teknik time division multiple access (TDMA) untuk jalur kirim dan terima dan pensinyalan informasi antara BTS dan MS. Teknik TDMA digunakan untuk membagi tiap – tiap pembawa menjadi 8 slot waktu. Slot waktu ini kemudian ditandai untuk pemakai tertentu, memungkinkan dapat menangani 8 pembicaraan secara bersamaan pada pembawa yang sama. Dengan lebar frame 4,616 ms dan lebar tiap slot waktu 0,577 ms. Kecepatan bit pada media udara adalah 270 kbps, 33,8 kbps tiap pembicaraan. 2.1.4 Prinsip kerja GSM GSM atau global system for mobile communications merupakan teknologi digital yang bekerja dengan mengirimkan paket data berdasarkan waktu, atau yang lebih dikenal dengan istilah timeslot. GSM sendiri merupakan turunan dari teknologi time division multiple access (TDMA). Teknologi TDMA ini mengirimkan data berdasarkan satuan yang terbagi atas waktu, artinya sebuah paket data GSM akan dibagi menjadi beberapa timeslot. (Rusdiana, 2009) Timeslot inilah yang akan digunakan oleh pengguna jaringan GSM secara sementara. Maksud dan digunakannya timeslot secara sementara adalah timeslot tersebut akan dimonopoli oleh pengguna selama mereka gunakan, terlepas dan mereka sedang aktif berbicara atau sedang idle (diam). Gambaran yang lebih mudah untuk memahami prinsip kerja GSM. Analoginya seperti ini : andaikan sebuah armada taksi (dalam kasus ini berperan sebagai operator) yang memiliki 100 armada taksi (armada sebagai timeslot). Armada taksi (timeslot) tersebut disewa oleh penumpang (pengguna). Secara otomatis, armada taksi tersebut tidak bisa digunakan oleh pengguna lain, walaupun bisa jadi pengguna tadi sedang tidak berada di dalam taksi (seperti sedang menunggu atau sedang bertamu ke suatu tempat sedangkan taksinya disuruh menunggu). Dalam posisi seperti ini, sudah jelas bahwa taksi itu sudah dibooking oleh pengguna pertama dan tidak mungkin melayani penumpang lain. Taksi tersebut baru bisa digunakan oleh penumpang lain ketika pengguna pertama sudah selesai menggunakan taksi tersebut (sudah sampai tujuan dan sudah dibayar). Inilah yang disebut prinsip monopoli sementara (temporary) pada jaringan GSM. Dari gambaran di atas terlihat jelas bahwa sistem GSM tidak mengizinkan penggunaan ponsel jika sistemnya sudah penuh (saat seluruh armada taksi sudah disewa, maka tidak ada lagi taksi kosong untuk disewa penumpang baru). Inilah yang membuat pengguna akan mendengar nada sibuk dari ponselnya saat hendak melakukan panggilan keluar (outgoing call). Namun, prinsip yang digunakan oleh GSM juga memiliki kelebihan. Teorinya, timeslot dedicated yang disediakan ini menjamin penggunanya bisa mendapatkan kualitas layanan komunikasi yang lebih konstan, tidak naik turun. Kekurangannya adalah ketika jaringan GSM sudah penuh, maka pemilik ponsel biasanya akan mengalami kesulitan untuk melakukan panggilan atau bahkan menerima panggilan. Hal ini disebabkan oleh tidak adanya timeslot kosong yang bisa digunakan. 2.1.5 Metode access pada GSM Metode Access dari GSM adalah Time Division Multiple Access (TDMA). Teknik Time Division Multiple Access (TDMA) merupakan suatu metode pengaksesan dimana semua stasiun bumi frekuensi carier yang sama dengan berdasar pengaturan atau pembagian waktu (domain waktu). Jadi pada teknik TDMA ini menekankan pada pembagian waktu. Sistem teknik TDMA merupakan sebuah sistem hanya ada satu sinyal pembawa RF (single signal carier) dalam bandwith transponder Satelit. Komunikasi diatur dengan dengan pembagian waktu sesuai dengan penomoran dari Stasiun Bumi. (Prasetyo, 2006) Dalam terminal stasiun bumi terdapat peralatan PCM (Pulse Code Modulation), proses pengkodean (coding) untuk mengkodekan nomor kanal suara (signal analog) dalam TDM (Time Division Multiplex). Hasil pengkodean ini, kemudian dikirimkan sebagai sebuah group dala interval waktu yang cukup yang telah disediakan untuk terminal tersebut. Pada terminal penerima melakukan proses kebalikannya, memproses dan menterjamahkan kode – kode tersebut dan mengembalikannya ke bentuk semula. TDMA memberikan satu pita frekuensi untuk dipakai beberapa Mobile Station. Sehingga kanal – kanal komunikasi dirupakan dalam bentuk slot – slot waktu. Slot waktu adalah berapa lama seorang pelanggan mendapatkan giliran untuk memakai pita frekuensi. Satu slot waktu digunakan oleh satu pelanggan atau mobile station. Dan slot – slot waktu ini dibingkai dalam satu periode yang disebut satu frame. Gambar 2.7 Struktur Frame GSM ( Sumber : http://www.scribd.com/doc/7483745/ ) TDMA memberikan penanda pada setiap panggilan menggunakan pembagian porsi waktu yang didesain pada sebuah frekuensi. Jadi TDMA adalah teknik digital yang membagi channel frekuensi ke dalam beberapa bagian waktu. Dan setiap bagian ini mendukung conversation secara individual. Narrow band dapat diartikan sebagai channel. Setiap percakapan dipecah oleh radio menjadi satu hingga tiga kali pemecahan. Hal ini dapat dimungkinkan sebab voice data telah dikonversikan ke informasi digital yang terkompresi sehingga akan mengurangi secara signifikan besar transmisi yang dibutuhkan. TDMA mempunyai kapasitas yang lebih besar dari sistem analog yang menggunakan sejumlah channel yang sama. Sistem TDMA beroperasi pada band frekuensi 800-MHz atau 1900 MHz . 2.1.6 Call setup pada jaringan GSM Proses menerima panggilan dari mobile station (MS) ke mobile station (MS), MS ke public switch telephone network (PSTN) ataupun sambungan langsung dari luar negeri pada jaringan GSM disebut dengan mobile terminating call (MTC), sedangkan sebaliknya proses melakukan panggilan keluar disebut mobile originating call (MOC). (Prayoe, 2006) 2.1.6.1 Mobile terminating call (MTC) Proses terjadinya MTC adalah sebagai berikut : pada saat pelanggan akan melakukan panggilan kearah network kita, MSC akan meneruskan kearah MSC yang akan dituju, MSC tersebut akan meneruskan ke BSC untuk mencari posisi pelanggan yang akan dihubungi melalui BTS. BTS melakukan MTC dengan melalui paging dari BTS ke MS. Dengan kata lain ketika ada panggilan kearah pelanggan yang dituju, BTS memberikan informasi ke MS melalui paging. Paging tersebut dikirimkan melalui paging channel (PCH) dan MS melakukan jawaban terhadap paging yang dilakukan BTS melalui random access channel (RACH). (Prayoe, 2006) Selanjutnya MS memperoleh secara cepat kanal dari BTS melaui access grand channel (AGCH). Pada proses ini dilakukan juga setup pada layer 2 connection, selanjutnya melakukan set asynchronous balance mode (SABM) pada layer 3 message dan merespon paging, termasuk didalamnya pengecekan serial number MS dan memberikan temporary mobile subscriber identity (TMSI). Network akan mengakui proses tersebut sebagai positif paging dan menjawab proses SABM melalui stane alone dedicated control channel (SDCCH). Proses tersebut disebut dengan unnumbered acknowledge (UA) yang merupakan positive acknowledgement dari SABM. Sekarang BTS siap untuk melakukan authentication melalui information frame yang melakukan permohonan autentikasi (authentication request) dan melakukan respon terhadap autentikasi (authentication response). Selanjutnya mulai mengaktifkan pengkodean (ciphering activation) melalui information frame sebagai chiphering mode dan mode untuk pengkodean dinyatakan lengkap (chiphering mode complete). Selanjutnya dilakukan setup untuk mobility management dan pada proses ini MS dapat melakukan call control connection dengan perantara message setup. Message ini berisi transaction identifier yang dipilih oleh mobile subscriber mana yang terbaik yang akan digunakan. BTS menjawab dengan menggunakan informasi frame bagaimana proses call nya jika semuanya OK dalam arti sudah tidak ada masalah maka MS akan merespon dan siap untuk menerima percakapan (receive ready). Semua proses tersebut menggunakan SDCCH hingga network menyediakan kanal traffik untuk kanal percapakan pengguna. Gambar 2.8 Proses Mobile Terminating Call ( Sumber : http://atharissultanprayou.blogspirit.com ) 2.1.6.2 Mobile originating call (MOC) Proses melakukan panggilan hampir sama dengan proses yang terjadi saat menerima telephone bedanya pada MOC, MS yang mempunyai inisiatif untuk melakukan outgoing call. Radio resource connection harus di setup khusus untuk melakukan panggilan. (Prayoe, 2006) MS melakukan permohonan SDCCH melalui RACH yang tujuannya adalah untuk outgoing call (MOC setup). BTS akan mengalokasikan SDCCH melalui AGCH. Selanjutnya MS memperoleh secara cepat kanal dari BTS melalui AGCH. Pada proses ini dilakukan juga setup pada layer 2 connection, selanjutnya melakukan set asynchronous balance mode (SABM) pada layer 3 message dan merespon paging, termasuk didalamnya pengecekan serial number MS dan memberikan temporary mobile subscriber identity (TMSI). Network akan mengakui proses tersebut sebagai positive paging dan menjawab proses SABM melalui stane alone dedicated control channel (SDCCH). Proses tersebut disebut dengan unnumbered acknowledge (UA) yang merupakan positive acknowledgement dari SABM. Tahap demi tahap yang terjadi pada MOC sama seperti yang terjadi pada saat MTC, hingga MS siap melakukan panggilan terhadap nomor yang akan dituju yang sampai pada akhirnya network memberikan kanal trafik untuk melakukan percakapan. Jadi yang perlu digaris bawahi pada saat MOC adalah MS yang mempunyai inisiatif melakukan panggilan sedangkan pada saat MTC yang berperan adalah BTS melalui paging request dengan menggunakan paging channel ( PCH ). Gambar 2.9 Proses Mobile Orginating Call ( Sumber : http://atharissultanprayou.blogspirit.com ) 2.1.7 Layanan pada jaringan GSM Layanan pada jaringan GSM merupakan suatu bentuk realisasi dari perkembangan tahap - tahap GSM yang telah dijelaskan sebelumnya. Layanan ini dapat dibagi menjadi tiga jenis layanan, yaitu layanan pembicaraan (teleservice) sebagai layanan dasar, bearer service dan beberapa layanan tambahan, seperti ditunjukkan pada gambar dibawah ini. (Budiyanto, 2010) Gambar 2.10 Layanan Pada Jaringan GSM ( Sumber : http://www.lontar.ui.ac.id ) 2.1.7.1 Bearer services Bearer service merupakan salah satu pelayanan yang diperuntukkan bagi komunikasi data paket dengan kecepatan yang bervariasi antara 300 bps sampai dengan 9600 bps, dan menyediakan kemampuan untuk mengirimkan informasi antara dua atau lebih pelanggan jaringan interface. Bearer service terdiri dari (Budiyanto, 2010) : 1. Data package duplex synchronous (PDS). Data package duplex synchronous (PDS) dipergunakan untuk akses secara sinkron ke packet switched public data network (PSPDN) transmisi data dengan kecepatan transmisi antara 2400-9600 bps 2. Data Circuit Duplex Syndrome (CDS). Data circuit duplex syndrome (CDS) dipergunakan untuk akses secara sinkron ke PSTN / ISDN transmisi data dengan kecepatan transmisi antara 2400 - 9600 bps 3. Data package assembler disassembler (PAD) . Data package assembler disassembler (PAD) dipergunakan untuk akses secara sinkron ke fasilitas PAD pada packet switched public data network (PSPDN) transmisi data dengan kecepatan antara 300 - 9600 bps. 4. Data circuit duplex asynchronous (CDA). Data circuit duplex asynchronous (CDA) dipergunakan untuk akses secara asinkron ke public switched telephone network (PSTN) atau integrated service digital network (ISDN) transmisi data dengan kecepatan transmisi antara 300 - 9600 bps 5. Speech followed dengan Data CDA Speech followed dengan Data CDA dipergunakan untuk pemakaian transmisi data yang dapat dilakukan setelah panggilan suara dilakukan. 2.1.7.2 Teleservice Merupakan bentuk layanan dasar yang diberikan kepada semua pelanggan tanpa memerlukan perlakuan khusus. Teleservice terdiri dari (Budiyanto, 2010) : 1. Layanan pembicaraan (telephony). Layanan pembicaraan merupakan suatu layanan dasar yang berupa penyambungan hubungan dari dan ke pelanggan untuk melakukan pembicaraan. Dapat berupa panggilan antar pelanggan public line mobile network (PLMN) atau dengan pelanggan lain seperti PSTN dan ISDN. 2. Layanan emergency call . Layanan emergency call merupakan suatu layanan yang berfungsi untuk menghubungkan seorang pelanggan dengan pusat nomor darurat (emergency) pada wilayah tersebut yang telah ditentukan rutenya oleh operator tanpa memerlukan kartu SIM. Cukup dengan menekan tombol tertentu yang ditentukan operator 3. Voice mail. Panggilan - panggilan yang datang ditampung pada voice mail box jika pelanggan tidak dapat dihubungi (tidak aktif, sibuk, atau diluar area jangkauan layanan). Kemudian ketika pelanggan mengaktifkan kembali MS, pesan tersebut dapat diakses 4. Short message service (SMS). Menyediakan fasilitas pengiriman pesan sampai dengan 160 karakter antar MS dan pusat pelayanan dalam suatu jaringan tetap (PSTN) atau jaringan GSM. MS dapat menampilkan pesan tersebut pada layar (LCD) MS tersebut. 2.1.7.3 Supplementary services Supplementary services atau layanan tambahan adalah bentuk layanan yang dapat diaplikasikan baik pada teleservice maupun bearer service. Supplementary services (layanan tambahan) meliputi (Budiyanto, 2010) : 1. Layanan identifikasi Panggilan. Layanan identifikasi panggilan terdiri dari 2 jenis layanan : a. Call line identification presentation (CLIP), yaitu layanan yang memungkinkan pelanggan untuk memperoleh informasi pemanggil pada saat mendapatkan panggilan sehingga dapat mengetahui siapa yang menghubunginya. b. Call line identification restriction (CLIR) yaitu layanan yang memungkinkan pelanggan untuk menyembunyikan informasinya kepada yang dihubunginya demi suatu kebutuhan keamanan. 2. Closed user group. Merupakan layanan bagi sekelompok pelanggan yang hanya dapat berkomunikasi dengan anggota lain. 3. Advice of charge. Pelanggan dapat mengetahui informasi perkiraan tagihan dan pentarifan dapat berupa suara maupun dengan fasilitas SMS. 4. Call hold. Pelanggan dapat menahan pembicaraan yang sedang berlangsung, kemudian melanjutkan kembali tanpa terputus hubungan. 5. Multi party service. Pelanggan dapat membangun hubungan dan melakukan percakapan bersama dengan 3 sampai 6 sambungan. 6. Layanan call waiting. Memungkinkan seorang pelanggan mendapat informasi ada panggilan pada saat mempergunakan terminalnya, setelah itu pelanggan dapat memutuskan apakah akan menerima atau memutuskan panggilan. 7. Layanan pembatasan panggilan (call barring). Memungkinkan seorang pelanggan untuk membatasi hubungan. Seperti pembatasan panggilan keluar, pembatasan panggilan masuk, dan pembatasan panggilan internasional. 8. Layanan call forwarding. Memungkinkan pemindahan panggilan ke nomor lain yang telah ditentukan oleh pelanggan, apabila MS-nya tidak dapat menerima panggilan menurut kondisi yang dipilih, antara lain unconditional, onbusy, no reply, unreachable. 2.1.8 Kualitas layanan voice Dalam dunia telekomunikasi khususnya dalam rekayasa trafik , kualitas dari layanan suara ditentukan oleh dua ukuran yaitu kelas pelayanan atau grade of services (GOS) dan kualitas layanan atau quality of services (QoS). 2.1.8.1 Grade of services (GOS) Grade of Service (GOS) adalah probabilitas dari sebuah panggilan dalam suatu jaringan yang diblokir atau tertunda selama lebih dari satu interval waktu tertentu, dinyatakan dalam bentuk fraksi decimal atau persen (%). GOS selalu mengambil acuan pada jam sibuk saat lalu lintas traffic yang terbesar. Grade of service ini dapat dilihat secara independen dari perspektif panggilan masuk dibandingkan dengan panggilan keluar dan tidak selalu sama di setiap arah atau antara sumber dan tujuan yang berbeda. Sebagai contoh, ketika pengguna mencoba untuk membuat panggilan telepon, routing jaringan atau router harus memilih untuk melakukan apa ,menerima panggilan, membelokkan panggilan dan dilihkan ke peralatan alternatif, atau menolak panggilan sama sekali. Panggilan ditolak terjadi sebagai akibat beban lalu lintas trafik penuh pada suatu sistem dan dapat mengakibatkan panggilan ditunda atau hilang. Jika panggilan tertunda, pengguna harus menunggu untuk lalu lintas menurun, namun jika panggilan hilang maka akan dihapus dari system dan pengguna harus membuat koneksi baru. Grade of services (GOS) adalah salah satu aspek dari kualitas pelayanan yang diharapkan oleh pelanggan ketika membuat panggilan telepon. Dalam loss system, grade of service digambarkan sebagai proporsi dari panggilan yang hilang akibat kemacetan di jam sibuk. Untuk panggilan hilang dalam grade of services (GOS) dapat diukur dengan menggunakan persamaan dibawah ini. πΊππππ ππ ππππ£πππ = ππ’ππππ ππ πππ π‘ πππππ ππ’ππππ ππ πππππππ πππππ Panggilan hilang menurut hukum erlang, diasumsikan sebagai berikut : 1. Semua traffic yang ada dan melalui jaringan traffic yang murni kebetulan, contohnya kedatangan dan penghentian adalah peristiwa acak independen 2. Ada keseimbangan konstan, yaitu rata-rata jumlah panggilan tidak berubah 3. Ketersedian tempat untuk semua panggilan, yaitu pada setiap outlet dari switch dapat diakses dari setiap inlet (link masukan) 4. Setiap panggilan bertubrukan akan segera hilang. Untuk menentukan grade of services (GOS) dari jaringan ketika beban lalu lintas dan jumlah sirkuit diketahui, operator telekomunikasi dapat menggunakan persamaan Erlang-B sebagai berikut : πΊππππ ππ ππππ£πππ = π΄π ( π! ) (∑π π=0 π΄π ) π! Dimana, A : intensitas trafik yang diharapkan dalam satuan erlang N : Jumlah dari jalan atau kanal yang ada pada suatu jaringan Persamaan ini memungkinkan operator untuk menentukan apakah masing - masing group circuit mereka telah memenuhi grade of services (GOS) yang diperlukan sistem, hanya dengan pemantauan refrensi dari lau lintas trafik. 2.1.8.2 Quality of services (QOS) Di bidang telepon, kualitas pelayanan didefinisikan dalam standar ITU X.902 sebagai "Satu set persyaratan kualitas pada perilaku kolektif dari satu atau lebih objek". Quality of Service terdiri dari persyaratan pada semua aspek sambungan, seperti pelayanan waktu response, loss sinyal-to-noise ratio, crosstalk, echo, interrupt respon frekuensi, tingkat kenyaringan, dan seterusnya. Bagian dari telephony QoS adalah persyaratan Grade of Service (GOS), yang terdiri dari sambungan aspek yang berhubungan dengan kapasitas dan jangkauan jaringan, misalnya menjamin probabilitas blocking maksimum dan probabilitas outage. Quality of service (QoS) pada teleservice adalah parameter – parameter yang menunjukkan kualitas paket data pada jaringan GSM, beberapa parameter yang menyatakan QoS untuk teleservice jaringan GSM antara lain latency, delay, jitter, packet loss dan error. 1. Latency. Latency adalah waktu yang dibutuhkan oleh suatu perangkat dari meminta hak akses ke jaringan sampai mendapatkan hak akses itu. Ada dua jenis latency, yaitu real dan induced. Real latency berhubungan dengan fisikal jaringan dan karakteristik penyambungan dari media transmisinya, seperti pensinyalan elektriknya dan clocked speed. Juga berhubungan dengan round trip time (RTT) selama ditransmisikan dari sumber ke tujuan melalui berbagai perubahan kecepatan transmisi. Induced latency adalah delay yang terjadi akibat delay antrian pada peralatan jaringan, delay proses pada end systems dan kongesti lain jaringan antara sumber dan tujuan. Penanganan latency paling cepat adalah dengan menset metode antrian pada tiap router. 2. Delay. Merupakan sebuah parameter yang paling penting dalam QoS dan delay ini dapat disebabkan oleh kongesti, kekurangan pada metode traffic shaping, penggunaan paket data dengan ukuran yang berbeda – beda, perubahan kecepatan antar jaringan dan pemadapat bandwidth secara tiba – tiba. Trafik suara merupakan trafik real time sehingga jika delay dalam pengiriman paket suara terlalu besar, suara yang dikirimkan tidak akan dikenali. Delay maksimum yang dapat ditolerir pada transmisi sinyal suara sesuai dengan standar ITU G.114 yang merekomendasikan bahwa delay komulatif harus lebih rendah atau sama dengan 260 ms (one way delay). Delay komulatif ini terdiri dari : a. Fixed delay, yang terbagi atas : ο· Delay propagasi, adalah delay yang ditentukan oleh karakteristik jarak antara sumber dan tujuan serta media transmisi yang digunakan untuk pengiriman sinyal suara. Delay propagasi tergantung antara sumber dan tujuan ataupun antara sumber dengan hop terdekat, dan juga dipengaruhi oleh jenis saluran yang dilewatinya. Delay propagasi akan menjadi masalah yang serius pada hubungan jarak jauh. (Gamma, 2009) Tabel di bawah menunjukkan standar dari delay propagasi. Tabel 2.1 Standar Delay Propagasi Jenis Transmisi Delay maksimum untuk one-way Keterangan Terrestrail coaxial cable or radio-relay System : FDM and digital 4µs/km transmission Memungkinkan unutk Optical fibre cable delay di repeater dan system, digital 5 µs/km regenerator transmission Sunmarine optical coaxial xable system 6 µs/km Submarine optical fibre system : -transmit terminal 13 ms -receive terminal 10ms Kasus terburuk Sattelite system : -400 km altitude 12ms -14.000 km altitude 110ms -36.000 km altitude 260ms Propagasi melalui udara (Sumber : ITU-T G.114) Nilai delay propagasi dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut : π π‘π = π£ Dimana, Tp : delay propagasi (s) S : jarak total antara source dengan receiver (m) V : kecepatan popagasi informasi pada media atau saluran tranmisi (m/s) ο· Processing delay, adalah delay yang diakibatkan oleh coding, decoding, kompresi dan dekompresi yang ditentukan oleh algoritma standar codec ο· Delay packet, sampel adalah delay yang diakibatkan oleh pemrosesan pada suara digital yang dibawa untuk ditempatkan pada payload sampai paket terisi penuh. Untuk mengurangi delay paketisasi biasanya digunakan beberapa skema kompresi seperti pembagian yang dapat dikirim b. Variable delay. Delay ini dibagi menjadi : ο· Delay antrian adalah delay yang disebabkan oleh waktu tunggu paket yang dilayani pada sebuah trunk ο· Delay jitter buffer. Digunakan disisi penerima untuk melicinkan delay variable dan untuk memungkinkan decoding dan dekompresi. 3. Jitter. Jitter adalah variasi delay yang terjadi akibat adanya selisih waktu atau interval antar kedatangan paket di penerima. Pada proses pengiriman sebuah paket data, secara teknis data tersebut tidak langsung dikirim secara utuh. Tetapi data tersebut dilakukan pengiriman secara bertahap yaitu per satu bit. Dalam proses pengiriman per satu bit, waktu pengiriman antara bit yang satu dan bit selanjutnya disebut dengan variansi delay atau jitter. Timbulnya variansi delay ini disebabkan karena adanya packet loss. Parameter ini dapat ditangani dengan mengatur metode antrian pada router saat terjadi kongesti atau saat perubahan kecepatan. Paket data yang datang dikumpulkan dulu dalam jitter buffer selama waktu yang telah ditentukan sampai paket yang diterima pada sisi penerima dengan urutan yang benar. Hanya saja jitter tidak mungkin dihilangkan sebab metode antrian yang paling baik tetap saja tidak dapat mengatasi semua kasus antrian. Untuk meminimalisasi jitter ini, diusahakan agar pengiriman tiap-tiap paket data melalui jalur yang sama dan jangan sampai terjadi packet loss atau kongesti jaringan. Standar jitter yang diijinkan oleh ITU-T G.114 adalah kurang dari 75 ms. Nilai jitter dapat dicari menggunakan persamaan berikut : πππ‘π‘ππ = π·ππ‘πππππππ π‘ππ πππ‘π‘ππ x π πππππ πππ‘π‘ππ Dimana, Deterministik jitter : Harga variansi delay pada saat data dikirimkan dari ethernet menuju modem. Besarnya dipengaruhi oleh frekuensi clock dari modem yang digunakan. Random jitter : Harga variansi delay yang timbul akibat dari pengaruh elektris. 4. Packet loss. Packet loss pada teleservice jaringan GSM sangat besar pengaruhnya, dimana jika terjadi packet loss akan menyebabkan fliker. Packet loss makasimum yang masih bisa ditolerir adalah kurang dari 10 %. Packet loss adalah merupakan besar dari paket yang hilang dalam jaringan karena terjadi tabrakan atau collision. Dalam suatu jaringan packet loss akan selalu mempunyai nilai dengan satuan persen (%). Yang menjadi faktor timbulnya packet loss adalah kepadatan traffic dan bandwidth. Semakin besar bandwidth, maka akan memperkecil terjadinya tabrakan data antara user yang satu dan yang lainnya. Jika terjadi packet loss maka protokol network yang ada pada router akan meminta pengirim untuk mengirim ulang paket data yang hilang tersebut. Pada saat proses pengiriman ulang data yang hilang tersebut maka akan menyebabkan meningkatnya nilai Jitter. Detektor dari packet loss berada didalam router yang bernama carrier sense multiplexing and collision detection (CSMA-CD). Nilai dari packet loss yang dihasilkan dalam suatu komunikasi data dapat dirumuskan seperti pada persamaan berikut: πΏ = 100% × πππππππ − πππ‘πππππ πππ‘πππππ Dimana, nTterima : jumlah dari T paket yang diterima nTkirim : jumlah dari T paket yang dikirim T : Tipe data dalam paket Menurut ITU-T G.114 nilai packet loss maksimum yang dapat ditolerir adalah kurang dari 10% dari paket yang dikirimkan. 5. Error. Dalam sebuah pengiriman aliran data, ada kemungkinan paket salah arah ataupun rusak. Sehingga mengakibatkan paket mengambil route yang berbeda untuk mencapai tujuan yang sama. Error ini memungkinkan terjadinya packet loss. 2.2 Sistem Komunikasi Satelit IDR untuk Jaringan GSM Perkembangan dunia telekomunikasi khususnya telekomunikasi satelit sudah dapat mengatasi masalah pada komunikasi terestrial. Salah satunya adalah jangkauan satelit yang luas dimana cakupannya adalah 1/3 bagian bumi sehingga dapat diperoleh jaringan yang lebih luas dibandingkan dengan media terestrial. (Trirezeki, 2008) Keunggulan dari sistem komunikasi satelit adalah fleksibilitas dari stasiun bumi pemancar dan penerima, yaitu dapat ditempatkan dimanapun tanpa ada batasan jarak. Dengan semakin meningkatnya kebutuhan akan jaringan komunikasi yang bersifat tertutup (private) dan juga keandalan jaringan untuk komunikasi data, komunikasi satelit telah menjadi pilihan utama. Banyak perusahaan yang memanfaatkan keunggulan sistem komunikasi satelit, seperti perusahaan - perusahaan yang bergerak di bidang perbankan, stok marketing, broadcasting, telekomunikasi, internet dan lain-lain. Salah satunya dengan sistem komunikasi satelit intermediate data rate (IDR) yaitu sistem komunikasi satelit yang menghubungkan stasiun bumi satu dengan stasiun bumi yang lain dengan teknologi transmisi digital IDR yang mampu megirimkan data dengan kecepatan 64 Kbps - 44 Mbps. Komunikasi satelit IDR telah banyak dipergunakan oleh operator telekomunikasi sebagai media dalam komunikasi jaringan mereka, terutama sebagai jaringan backbone di daerah - daerah di pelosok dengan kondisi geografis seperti pegunungan dan hutan - hutan yang membutuhkan biaya lebih mahal jika menggunakan media terestrial. Gambar 2.11 Komunikasi Satelit IDR untuk jaringan GSM ( Sumber : http://www.lontar.ui.ac.id ) Sistem IDR menggunakan modulasi QPSK dengan laju informasi 64 Kbps sampai 44 Mbps dan mampu menangani jaringan data dan suara. Dalam pengoperasiannya sistem IDR menyesuaikan standar satellite system operation guide (SSOG) 308 dimana pada dokumen ini dijelaskan persyaratan - persyaratan stasiun bumi dalam transmisi IDR. Satu unit kanal IDR terdiri dari modulator dan demodulator, FEC encoder dan decoder, pengacak (scrambler) dan anti pengacak (descrambler) serta overhead unit (untuk laju informasi di atas 512 Kbps). Modulator dan demodulator yang digunakan adalah jenis QPSK. Forward error correction (FEC) adalah metode pengoreksi kesalahan dengan menambahkan bit tambahan pada sistem redudansi di sisi pemancar. FEC dibutuhkan untuk mengoptimalkan penggunaan daya dan lebar pita satelit dan menyediakan kehandalan yang memungkinkan dengan terbatasnya sistem serta mampu memperbaiki bit error rate (BER). Pengacak berfungsi menstabilkan daya sinyal pembawa pada transponder satelit dan stasiun bumi agar tetap memancarkan sinyal walaupun tidak ada sinyal informasi. Sedangkan anti pengacak untuk membentuk kembali kode kode yang telah diacak. Unit overhead pada sisi pemancar membawa sinyal data dan menambah bit overhead 96 kbps untuk laju data di atas 2048 Mbps. Overhead framing unit ini terdiri dari unit engineering service circuit (ESC) yang merupakan perlengkapan komunikasi utama untuk menajemen, operasi dan pemeliharaan alarm. Gambar 2.12 Unit Kanal Pemancar Satelit IDR ( Sumber : http://www.lontar.ui.ac.id) Gambar 2.13 Unit Kanal Pemancar Satelit IDR ( Sumber : http://www.lontar.ui.ac.id ) 2.3 Next Generation Network (NGN) Wireless Backhaul 2.3.1 Teknologi next generation network (NGN) Next generation network (NGN) dirancang untuk memenuhi kebutuhan infrastruktur informasi dan komunikasi abad ke 21. Konsepnya lebih dari sekedar Internet yang digabungkan dengan PSTN dan ISDN. Keunggulan NGN, dibandingkan dengan PSTN dan Internet saat ini dipaparkan dalam tabel berikut (Moradessi dkk, 2000) Tabel 2.2 Keunggulan NGN dibanding PSTN dan Internet PSTN/IN Internet NGN Multimedia service No Yes Yes QoS-enabled Yes (voice) No Yes Network intelligence Yes No Yes Intellegence CPE No Yes Yes Undeslying transport network TDM Packet Packet Service architecture Semi-distinct Ad hoc Distinct Integrated control and management No Yes Yes Service reliability High Low High Service creation Complex Ad hoc Systematic Ease of use of service Medium High High Evovability / modularity Low Medium High Time to market services Long Short Short Architecture openness Low High High ( Sumber : http://ikc.dinus.ac.id/umum/koen/koen-ngn.zip ) NGN harus mampu mengelola dan membawa berbagai macam trafik sesuai kebutuhan customer yang terus berkembang. Jaringan tidak lagi diharapkan bersifat TDM seperti PSTN sekarang, melainkan sudah dalam bentuk paket - paket yang efisien, namun dengan keandalan dan kualitas (QoS) terjaga. Jika PSTN meletakkan kecerdasan pada network, dan Internet meletakkannya pada host, maka NGN menyebarkan kecerdasan pada network dan host. Feature layanan lintas media menjadi dimungkinkan. (Wastuwibowo, 2004) 2.3.1.1 Arsitektur NGN NGN disusun dalam blok - blok kerja yang terbuka, dan bersifat open sistem, seperti dipaparkan dalam gambar di bawah. Empat blok utama adalah: services and applications, control and signalling, transport dan network management. Setiap blok memiliki pengembangan yang terbuka lebar, namun harus selalu dapat dikomunikasikan dengan pengembangan blok - blok lainnya untuk mendukung evolusi network secara bersama-sama. Dalam pengembangan NGN, penting untuk menggunakan.acuan - acuan standar, yang menjamin performansi yang lebih tinggi dan interoperabilitas yang lebih baik daripada arsitektur ad-hoc yang tidak standar. (Wastuwibowo, 2004) Gambar 2.14 Arsitektur Standar NGN ( Sumber : http://ikc.dinus.ac.id/umum/ ) Blok Transport membawa bukan hanya bagian media yang berupa data, suara, dan gambar dari customer, tetapi juga membawa sinyal - sinyal dari blok blok lainnya. Transportasi data harus dioptimasi sesuai dengan beragam jenis trafik yang akan dilewatkan. Termasuk di dalam blok ini adalah transport di core network dan di access network, serta di mobile network. Blok Control and Signalling melakukan pengendalian dengan bertukar informasi permintaan panggilan dan policy network serta mengirimkan perintah perintah yang sesuai kepada blok Transport untuk menyampaikan media data dan sebagainya ke tujuan yang benar, sesuai policy yang ditetapkan. Blok Services and Application berisi aplikasi - aplikasi network dalam bentuk software yang mendefinisikan layanan yang diberikan, feature yang disediakan dan pengaturan - pengaturan lain termasuk billing. 2.3.1.2 Layanan NGN Layanan dan aplikasi NGN merupakan perbaikan dan pengembangan dari implementasi intelligent network (IN) yang telah melengkapi PSTN masa kini. IN pada PSTN bersifat sangat terbatas, karena faktor-faktor berikut: 1. Keterbatasan dalam melakukan pemrograman pada sentral-sentral PSTN lebih dari yang diperbolehkan vendor. 2. Keterbatasan jumlah programmer dan programming tools yang mampu melakukan pemrograman pada sentral. 3. Masalah interoperabilitas antar sentral PSTN, khususnya yang berbeda merk, teknologi, atau platform. Penyusunan framework layanan dan aplikasi pada NGN harus mengacu pada target berikut: 1. Mendukung lingkungan pembangunan dan pengelolaan yang standar, tidak tergantung pada vendor tertentu. 2. Mendukung pemrograman yang standar dan portabel untuk pengembangan layanan atau penambahan layanan baru, yang memungkinkan penulisan program satu kali untuk digunakan pada berbagai platform yang berbeda. 3. Mendukung application programming interface (API) yang standar dan terbuka untuk melakukan akses pada fungsi-fungsi dalam platform maupun utilitinya. 4. Mampu dipasang pada berbagai jenis network dan protokol. 2.3.2 Migrasi next generation network (NGN) NGN (next generation network) merupakan konvergensi antara jaringan sirkuit (circuit network) dan jaringan paket (packet network), termasuk di dalamnya jaringan seluler, yang akan menjadi kebutuhan di masa depan. Ini dikarenakan komunikasi bukan lagi cuma melibatkan suara, namun juga data, gambar, bahkan video. Migrasi dan konvergensi dari teknologi - teknologi yang ada tersebut tentunya berujung pada satu teknologi baru yang diharapkan dapat menghantarkan berbagai informasi secara efisien, scalable, memungkinkan diferensiasi dalam satu sistem, serta mampu diakses secara mobile. (Megawati, 2011) Standar untuk NGN adalah IEEE 802.16e yang di setujui pada 7 Desember 2005. Standard IEEE 802.16 merupakan turunan dari standar IEEE 802.11. Teknologi IEEE 802.16 ini yang kemudian hari di kenal sebagai WiMAX. Sejak berkembangnya VoIP (voice over IP) maka layanan komunikasi suara bukan hanya bisa dilewatkan jaringan sirkuit namun juga oleh jaringan paket yang berbasis IP (Internet Protocol). Dengan teknik packet voice, suara akan dikonversi menjadi bentuk digital, kemudian dimampatkan (compress) dan akhirnya dibagi menjadi beberapa paket suara untuk kemudian dikirim. Arsitektur migrasi next generation network (NGN) dapat dilihat pada gambar berikut (Megawati, 2011) : Gambar 2.15 Jaringan Exsiting ( Sumber : http://telcoplanet.wordpress.com/ ) Jaringan existing belum terkonvergensi secara penuh, terutama layanan data, multimedia dan voice. Masing – masing dapat berkomunikasi pada level signaling (antara teknologi fixed voice dengan wireless voice) sedangkan untuk data belum konvergen. Sehingga tidak bisa berkomunikasi antar user device yang berbeda. Gambar 2.16 Model Migrasi NGN ( Sumber : http://telcoplanet.wordpress.com ) Dalam gambaran migrasi diatas, fungsi switch diambil alih oleh softswitch, karena sentral lokal tidak mampu menangani packet voice traffic, sehingga menghambat migrasi all services over IP. Skenario untuk jaringan telekomunikasi masa depan (NGN) adalah transport dan teknik switching dilakukan dalam bentuk paket dan voice service akan disediakan terpisah dari sistem switching 2.4 Cisco IP Radio Access Network (RAN) Radio access network (RAN) mengacu pada bagian jaringan berbasis wireless radio frequency (RF) yang menyediakan akses dari perangkat terminal mobile (pemancar / penerima) ke jaringan core atau backbone jaringan penyedia layanan radio dan akhirnya kepada public switched telephone network (PSTN), internet atau layanan berbasis IP lainnya. IP RAN terdiri dari base station, controller, dan link radio diantara base station dan controller. RAN dapat dalam bentuk layanan berbasis time division multiplexing (TDM) selular 2G, misalnya D-AMPS atau GSM, layanan seluler 3G misalnya EDGE, GPRS, dan UMTS, ataupun layanan berlisensi dan tidak berlisensi lainnya misalnya WiMAX. Solusi Cisco IP RAN adalah sebuah bagian dari solusi berbasis IP yang memperluas kemampuan jaringan Cisco IP dari jaringan core ke jaringan edge dengan menyiapkan transportasi semua trafik radio access network (RAN) melalui pseudowires (PW) atau melalui carrier ethernet. Dengan menyediakan akses platform agnostic, solusi Cisco IP RAN ini menciptakan biaya yang efektif, kondisi yang terkendali untuk konvergensi jaringan dengan membentuk sebuah backbone umum dari migrasi jaringan tradisional, konvergensi arsitektur jaringan seluler ke dalam Cisco IP atau multiprotocol label switching (MPLS). Solusi Cisco IP RAN ini menyediakan standar industri pseudowire (PW) untuk setiap aplikasi protokol dan juga digunakan dalam optimalisasi jaringan radio access network (RAN) GSM dan UMTS Cisco menyediakan optimasi radio access network (RAN) yang dibangun pada flatform Cisco MWR 2941. Platform ini dirancang untuk mengoptimalkan arsitektur jaringan radio access network (RAN) GSM dan UMTS melalui backhaul E1/T1 dan mengurangi beban lalu lintas bandwidth intensif seperti high speed packet access (HSPA) melalui biaya media IP broadband yang efisien. . 2.4.1 Radio access network (RAN) untuk layanan voice berbasis TDM 2G Time division multiplexing (TDM) adalah suatu mekanisme untuk menggabungkan dua atau lebih aliran data kecepatan rendah ke saluran komunikasi tunggal berkecepatan tinggi. Dalam model ini, data dari berbagai sumber dibagi menjadi segmen – segmen yang ditransmisikan dalam urutan yang telah didefinisikan. Setiap aliran data yang masuk dialokasikan kedalam timeslot dengan panjang yang tetap, dan data dari setiap aliran ditransmisikan pada gilirannya. Sebagai contoh, data dari aliran data 1 ditransmisikan selama timeslot 1, data dari aliran data 2 ditransmisikan selama timeslot 2, dan seterusnya. Kemudian setelah semua aliran masuk mempunyai data yang ditransmisikan, siklus dimulai lagi dengan aliran data 1. Gambar 2.17 Arsitektur RAN dengan TDM Voice pada Jaringan 2G ( Sumber : www.cisco.com ) Urutan dari aliran data yang ditransmisikan tetap dijaga agar aliran data yang masuk dapat disusun kembali setelah tiba di destination. Mobile transport over packet (MToP) mengenkapsulasi aliran TDM untuk pengiriman melalui jaringan packet-switching (PSNs) menggunakan metode berikut : 1. Structure-agnostic TDM over packet (SAToP). Sebuah metode untuk enkapsulasi aliran bit-TDM E1 (2048 kbit/s), T1 (1544 kbit/s), E3 (34368 kbit/s) dan T3 (44736 kbit/s) sebagai pseudowires melalui jaringan packetswitching ( PSNs) 2. Circuit emulation services over PSN (CESoPSN). Sebuah metode untuk encapsulasi terstruktur pada sinyal TDM sebagai pseudowires melalui jaringan packet-switching ( PSNs) Pseudowire (PW) sendiri merupakan sebuah mekanisme yang membawa unsur - unsur penting dari layanan yang diemulasikan dari satu perangkat ke satu atau lebih perangkat lain melalui jaringan packet switching (PSNs) Dalam konteks seudowires (PW) digunakan IP atau jaringan MPLS sebagai mekanisme untuk meneruskan paket. Adapun mappingnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini : Gambar 2.18 Blok Diagram Dasar Psuedowires ( Sumber : www.cisco.com ) 2.4.2 Enkapsulasi aliran bit TDM GSM dengan point to point protocol (PPP) Perangkat cisco MWR DC 2941 memanfaatkan teknologi MToP dengan mengenkapsulasi aliran bit TDM dari GSM, enkapsulasi yang dipergunakan adalah enkapsulasi point to point protocol (PPP). Point to point protocol (PPP) dirancang untuk mengangkut multi-protocol-packet antara dua peers yang dihubungkan dengan link. Dimana link tersebut menyediakan operasi full duplex secara dua arah yang simultan. PPP terdiri dari 3 komponen utama antara lain : 1. Sebuah metode, untuk mengkapsulasi datagram dalam bentuk multi-protocolpacket. PPP mendukup asynchronous link dengan 8 bit data tanpa parity ataupun synchronous link dengan sejumlah bit data yang terorientasi. 2. Sebuah link control protocol (LCP) untuk membangun, mengkonfigurasi, dan menguji konektivitas data-link. Hal ini memungkinkan dua peers untuk menegosiasikan beberapa pilihan link layer yang akan digunakan. 3. Sebuah network control protocol (NCP) untuk menetapkan dan mengkonfigurasi layer network yang berbrda . Hal ini memungkinkan dua peers untuk menegosiasikan beberapa pilihan network layer yang akan digunakan. PPP sendiri beroperasi dengan beberapa tahapan atau urutan yang tidak bisa dioverlapping. Sebelum kedua peers dapat mulai mengirim paket data, setiap ujung links PPP harus terlebih dahulu mengirim paket LCP untuk mengkonfigurasi dan menguji data link. Setelah link yang akan dipergunakan ditetapkan, peers dapat diotentikasi. Kemudian, PPP harus mengirim paket NCP untuk memilih dan mengkonfigurasi satu atau lebih protokol network layer yang akan digunakan. Setelah masing - masing protokol network layer yang dipilih telah dikonfigurasi, aliran data atau datagrams dari setiap protokol network layer dapat dikirim melalui link. Link ini akan tetap dikonfigurasi untuk komunikasi sampai LCP atau NCP secara eksplisit berhenti mengirimkan paket, sehingga link down, atau sampai terjadi suatu peristiwa eksternal (misalnya campur tangan administrator network). Operasi PPP dapat dilihat pada ilustrasi gambar berikut : Gambar 2.19 Operasi PPP ( Sumber : http://blog.unsri.ac.id/ ) Sedangkan untuk format enkapsulasi PPP dapat dilihat pada gambar berikut : Gambar 2.20 Format Enkapsulasi PPP ( Sumber : http://blog.unsri.ac.id/ ) Setiap frame dari PPP dimulai dan diakhiri dengan flag (0x7E) byte. Flag pada awalframe adalah diikuti oleh address byte dan control byte. Nilai dari address field adalah 0xFF yang menunjukkan broadcast address dan nilai control field adalah 0x03 yang menunjukkan frame tersebut tidak bernomor dan tidak memiliki flow control. Protocol field menunjukkan protokol jaringan (NLP) yang digunakan untuk mentransfer data, atau jua menunjukan jenis LCP atau NCP yang digunakan. Pada gambar di atas menunjukkan nilai protokol jaringan (NLP) yang digunakan untuk transfer data berjenis IP versi 4 adalah 0x0021. Sedangkan untuk protokol NLP cisco sistem nilainya adalah 0x0041. 2.4.3 Mobile wireless router (MWR) 2941 Cisco mobile wireless router (MWR) DC 2941 adalah sebuah platform cell-site akses khusus yang dirancang untuk mengoptimalkan, mengumpulkan dan mentransportasikan campuran trafik radio access network (RAN) dari generasi jaringan yag berbeda. Router ini digunakan pada edge cell-site sebagai bagian dari radio access network (RAN) 2G, 3G, atau 4G. Perangkat ini membantu memungkinkan berbagai solusi radio access network (RAN) dengan memperluas konektivitas IP untuk perangkat yang bekerja pada jaringan Global System for Mobile Communications (GSM), General Packet Radio Service (GPRS), Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE), Division Multiple Access (CDMA), CDMA-2000, EVDO, WiMAX dan perangkat pada cell-site lainnya. Cisco MWR 2941-DC memprioritaskan dan memproses cell-site untuk layanan suara, data dan trafik signaling sebagai bagian dari solusi radio access network (RAN) backhaul untuk transportasi yang handal di setiap jaringan backhaul yang tersedia, termasuk E1/T1, ATM, carrier ethernet, microwave, WiMAX dan jaringan satelit. Karena Cisco MWR 2941-DC memang dirancang khusus untuk cell-site, maka perangkat ini memiliki ukuran yang relatif kecil, fitur clocking yang baik, dapat beroperasi dengan baik pada suhu yang extrim dan power dengan input tegangan direct current (DC). Prosesor router ini termasuk prosesor dengan kinerja tinggi digabungkan dengan mesin pengolahan jaringan yang kuat, switching dengan line-rate level 2 ,clocking dan sinkronisasi yang tepat serta komprehensif dengan Cisco IOS Software yang telah disesuaikan untuk aplikasi backhaul RAN. Gambar 2.21 Cisco MWR 2941-DC Mobile Wireless Router ( Sumber : http://www.cisco.com ) Adapun manfaat utama dari penggunaan router Cisco MWR DC 2941 sebagai solusi RAN backhaul dengan cell-site gateway adalah sebagai berikut : 1. Segmentasi trafik. Memungkinkan untuk melakukan segmentasi trafik suara pada backhaul jaringan 2G dan 3G melalui infrastruktur TDM (T1/E1), dimana secara simultan dapat menggunakan jaringan high speed seperti backhaul carrier Ethernet high speed packet access (HSPA), Long-Term Evolution (LTE), Code Division Multiple Access (CDMA), Evolution-Data Optimized (EVDO) dan WiMAX 2. Penggabungan dan perluasan cell-site. Menggabungkan beberapa base station melalui beberapa TDM, Ethernet dan interface IP 3. Pseudowire emulation edge to edge (PWE3). Mendukung transportasi trafik kapasits tinggi seperti Global System for Mobile Communications (GSM), CDMA, and Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) dengan biaya yang rendah. 4. Jaminan kualitas. Memungkinkan untuk menerapkan kualitas layanan (QoS) pada cell-site untuk meningkatkan jaminan tingkat layanan, bahkan walaupun melalui links microwave yang memiliki noise serta mendukung link Metro Ethernet 5. Mendukung cell-site. Memberikan fasilitas remote ke sisi far end, sehingga dapat melakukan manajemen jaringan tanpa perlu onsite, hal ini tentu kan memberikan biaya operasional yang lebih efisien. 6. Cell-site IP points of presence (POPs). Memungkinkan untuk memberikan pelayanan dan aplikasi berbasis IP yang baru pada setipa cell-ste 2.4.3.1 Spesifikasi hardware dan software 1. Spesifikasi hardware Spesifikasi sistem operasi dari Cisco MWR DC 2941 dapat dilihat pada tabel di bawah ini : Tabel 2.3 Spesifikasi Sistem Cisco MWR DC 2941 Description Specification Cisco IOS Software host processor, network processor, clocking and Processor types synchronization complex, integrated Layer 2 Switch Flash memory (compact flash External: 128 MB memory) System memory 512 MB (DRAM default) Integrated HWIC slots 2 Onboard T1/E1 ports 16 Onboard Ethernet ports 4 100/1000 RJ-45 Gigabit Ethernet ports 2 1000 SFP Gigabit Ethernet ports Console and auxiliary port 1 (up to 115.2 Kbps) External timing interfaces BITS input port, 10-MHz input/output, 1 PPS input/output Power DC only Dimensions (H x W x D) 1.72 x 17.5 x 12.5 in. (4.37 x 44.45 x 31.75 cm) Weight (without network modules or WICs) Rack mounting 12 lb (5.44 kg) 19 in. Front-to-back airflow Standard components 1-RU-high chassis Front-panel access cabling and LED indicators ( Sumber : http://www.cisco.com) Sedangkan untuk spesifikasi powernya dapat dilihat pada tabel di bawah ini : Tabel 2.4 Spesifikasi Power MWR DC 2941 Description DC-input power and power Dissipation Specification 45W nominal (no HWIC), 65W maximum DC-input voltage rating 20 to 60 VDC, 27 VDC or –48 VDC nominal, 60 VDC maximum DC-input current rating 3.25A maximum 4 Position Euro Style Connector, A & B DC Power, AMPHENOL Power connector ELFP04210, MOLEX 0395300004 (P1 = + A PWR, P2 = -A PWR, P3 = -B PWR, P4 = +B PWR. ( Sumber : http://www.cisco.com) Spesifikasi environmentnya sebagai berikut : Tabel 2.5 Environment Specifications MWR DC 2941 Description Specification Operating temperature –4 to 140°F (–20 to 60°C) Non-operating temperature –40 to 185°F (–40 to 85°C) Relative humidity 5 to 90 percent noncondensing, ±5 percent Operation altitude 13,800 ft (4000m) maximum 104°F (40°C) ambient Noise level 63.5 Dba Airflow 18 cfm ( Sumber : http://www.cisco.com ) Pada perangkat Cisco MWR DC 2941 terdapat module card yang merupakan interface yang mendukung wide area network (WAN) kecepatan tinggi, adapun module tersebut sebagai berikut : Tabel 2.6 HWIC Module MWR DC 2941 WIC and VWIC Part Number Description HWIC-4T1/E1 4-port T1/E1 HWIC HWIC-4SHDSL 4-port G.SHDSL HWIC HWIC-1ADSL 1-port ADSL-over-POTS HWIC HWIC-1GE-SFP GE high-speed WIC with 1 SFP slot HWIC-D-9ESW 9-port 10/100 Ethernet switch interface card ( Sumber : http://www.cisco.com ) 2. Spesifikasi software Sofware untuk Cisco MWR 2941-DC disesuaikan untuk transportasi IP RAN dan mencakup beberapa fitur Cisco IOS yang khusus dikembangkan untuk aplikasi tersebut. Fitur tertsebut termasuk adaptive clock recovery (ACR), IEEE 1588-2008, ITU-T synchronous ethernet (SynchE), and IETF ATM, TDM dan ethernet pseudowire emulation edge to edge (PWE3). Fitur lain yang tak kalah penting adalah routing permanent virtual circuit (PVC) Cisco ATM, yang menyediakan kemampuan routing pada traffic 3G yang berbeda melalui media backhaul yang berbeda, dengan tetap memberikan load-balancing dan path cadangan untuk transportasi trafiknya. Sofware pada Cisco MWR DC 2941 ini mendukung Cisco IOS yang didesain dengan prosesor untuk meningkatkan kinerja protocol PWE3 , multilink point-to-point protocol (MLPPP), multiprotocol label switching (MPLS) dan layanan jaringan ATM seperti segementasi cell segmentation and reassembly (SAR) dan atm adaption layer 0 (AAL0) untuk AAL2 suara dan data 2.4.3.2 Konfigurasi Cisco MWR DC 2941 Berikut beberapa contoh konfigurasi pada Cisco MWR DC 2941 dengan command line interface (CLI) : controller E1 1/0 – 1/3 controller E1 2/0 – 2/3 clock source internal ο untuk site BSC clock source line ο untuk site BTS channel-group 1 timeslots 1-31 description Backhaul to BSC/BTS <Nama site> <Nama ISP> no shut interface Serial 1/0:1 – 1/3:1 interface serial 2/0:1 – 2/3:1 description Backhaul to BSC /BTS <Nama Site> <Nama ISP> no ip address encapsulation ppp keepalive 1 1 ppp multilink ppp multilink group 1 max-reserved-bandwidth 100 Kode 2.1 Konfigurasi Controller dan Interface Backhaul Cisco MWR DC 2941 Konfigurasi diatas merupakan contoh konfigurasi untuk konektifitas antarmuka (interface) backhaul E1 Cisco MWR DC 2941 pada masing – masing site BSC dan BTS. Backhaul (BH) merupakan istilah dalam NGN yang mengacu pada infrastruktur jaringan utama (backbone). Sedangkan shorthaul (SH) merupakan jaringan ditingkat distributionnya, misalnya pada interkoneksi antarmuka Abis, maka backhaulnya adalah antarmuka yang menghubungkan router near end dan far end dan shorthaulnya adalah antarmuka router dengan BSC atau BTS. Untuk konfigurasi SH dapat dilihat pada konfigurasi dibawah ini : controller E1 0/0 – 0/15 clock source line ο untuk site BSC clock source internal ο untuk site BTS channel-group 1 timeslots 1-31 description Shorthaul to BSC/BTS <Name site> <Tipe machine ; GSM/DCS> no shut interface Serial 0/0:1 – 0/15:1 description shorthaul to BSC/BTS <Name Site> <Tipe machine ; GSM/DCS> no ip address encapsulation gsm-abis gsm-abis local <IP lokal / near end> <4000 – 4015> οport gsm-abis remote <IP remote / far end> <4000 – 4015> οport gsm-abis set dscp ef Kode 2.2 Konfigurasi Controller dan Interface Shorthaul Cisco MWR DC 2941 Network-clock-select 1 E1 0/0 – 0/15 ο diambil dari shorthaul E1 site BSC Network-clock-select 1 E1 1/0 – 1/3, 2/0 – 2/3 ο diambil dari backhaul E1site BTS Kode 2.3 Konfigurasi Network Select Cisco MWR DC 2941 Konfigurasi network clock select berfungsi untuk memetakan urutan peering untuk koneksi shorthaul (SH) dan backhaul (BH) antar site BSC dan BTS. Dalam Cisco MWR DC 2941 dikenal istilah multilink, dimana multilink disini dimaksudkan untuk membundle link microwave kedalam sebuah “logical” dengan diberikan alamat IP untuk tujuan optimasi link transport. Adapun konfigurasi dasarnya dapat dilihat sebagai berikut : interface Multilink1 ο alokasi multilink number description peering to <peering hostname> ip address <xx.xx.xx.xx/30> ip tcp header-compression ietf-format keepalive 1 ppp pfc local request ppp pfc remote apply ppp acfc local request ppp acfc remote apply ppp multilink ppp multilink interleave ppp multilink group 1 ppp multilink fragment delay 0 1 ppp multilink multiclass ppp timeout multilink lost-fragment 1 max-reserved-bandwidth 100 ip rtp header-compression ietf-format Kode 2.4 Konfigurasi Multilink Cisco MWR DC 2941 2.4.3.3 Mobile wireless transport manager (MWTM) Mobile wireless transport manager (MWTM) adalah sebuah produk perangkat lunak untuk manajemen jaringan yang memungkinkan admin sebuah jaringan untuk menemukan, mengelola dan memecahkan masalah jaringan yang termasuk Cisco radio access network optimization (RAN-O). MWTM menyediakan fitur utama sebagai berikut : 1. Menggunakan arsitektur client-server 2. Beroperasi pada standar jaringan yang terhubung dengan IP melalui virtual private networks (VPN). Juga dapat dijalankan di jaringan NAT, firewall, port-forwarding dan secure socket layer (SSL) dengan konfigurasi tambahan yang minimal. MWTM dapat digunakan dalam masing-masing jaringan / system secara individual atau dengan kombinasi apapun. 3. Merupakan software berbasis Java, yang mudah digunakan dengan navigasi berupa “pohon” sebagai graphical user interface (GUI) untuk menampilkan semua object pada sebuah jaringan. 4. Juga dapat digunakan dengan command line interface (CLI) pada server 5. Dapat menemukan jaringan RAN-O dari perangkat RAN-O manapun secara otomatis dan dapat membuat topologi (graphical) dan tabular / text untuk menampilkan jaringan tersebut. 6. Memungkinkan disesuaikan hampir disetiap aspek GUI baik itu topologi ataupun tabular untuk memenuhi spesifikasi yang dibutuhkan. GUI yang di sesuaikan tersebut juga dapat disimpan referensi bagi pengguna lain dan penggunaan di masa depan 7. Secara otomatis dapat menyimpan preferensi yang kita atur, seperti ukuran window, urutan kolom pada window dan secara otomatis menggunakan preferensi tersebut setiap kali MWTM klien dijalankan. 8. Dapat melakukan monitoring baik itu on demand atau sesuai dengan interval waktu yang dikehendaki. Dan dapat melakukuan report status monitoring jaringan secara realtime 9. Dapat menambahakan detail pada report seperti deskripsi, lokasi, sejarah layanan, yang menyebabkan event, seberapa sering peristiwa itu terjadi dan sebagainya 10. Dapat mensetting suara untuk jika terjadi alarm, bias mengirimkan email secara otomatis jika ada alarm ini dapat disetting di MWTM server 11. Mendukung uptime tinggi pada multiple server, dynamic routing, manajemen prosese secara otomatis, kostumisasi termasuk aplikasi untuk diagnosis realtime Gambar 2.22 Capture Saat Monitoring Backhaul selama 24 jam ( Sumber : http://10.1.176.102:17850 ) BAB IiI MATERI DAN METODE