Makalah Seminar Kerja Praktik
GATEWAY STATION CONTROLLER (GSC) PADA SISTEM TELEKOMUNIKASI SATELIT PT PASIFIK SATELIT NUSANTARA (PSN) BEKASI Oleh: Shulchul Chabib Achmad (L2F007073) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Abstrak GSC (Gateway Station Controller) adalah sebuah komponen dari ACeS (Asia Cellular Satellite) Gateway yang terletak antara MSC dan TCE. GSC ekivalen dengan BSC pada sistem GSM. GSC secara fisik terdiri dari Tiga buah rak (Kabinet Host, Kabinet distribusi, Kabinet subsistem switching) dan sebuah Operation & Maintenance Center – Radio (OMC-R). Fungsi GSC secara umum adalah untuk pengelolaan koneksi (MSC, NCC, TCE Interface), pengelolaan sumber radio, mendukung pengelolaan elemen TCE dan GSC (OMC-R Interface), serta menyediakan cadangan operasional. Pada GSC, terdapat dua Kabinet Host yang bekerja secara redundant. Kedua host saling berkomunikasi khususnya untuk mendukung protokol dalam melakukan switch over dan mendukung one way data sinkronisasi antara kedua prosesor, dari sisi aktif ke sisi standby. Kabinet Distribusi menyediakan sarana dimana berbagai bagian dari sistem ACeS melakukan komunikasi, yaitu Switch Hub Ethernet, OMC-R Ethernet Hub, TCE Ethernet Hubs, Channel bank, Patch panel SS7.Perangkat lunak OMC-R (Operation & Maintenance Center-Radio) digunakan untuk konfigurasi sistem GSC, melakukan deteksi kesalahan, dan menyediakan kontrol akses untuk antarmuka eksternal. Kata kunci : GSC, gateway, Abis-interface, A-interface. OMC-R
I. PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang Dewasa ini, Teknologi Informasi dan Telekomunikasi mengalami perkembangan yang sangat cepat. Berbagai metode untuk mempebaharui kinerja sistem telekomunikasi terus dilakukan, khususnya komunikasi nirkabel yang bersifat mobile. Hal ini dikarenakan kebutuhan manusia dalam melakukan komunikasi jarak jauh semakin meningkat tajam. Teknologi komunikasi bergerak ditinjau dari teknik transmisi gelombang mikro terdiri atas Komunikasi Terrestrial dan Komunikasi Satelit. Dalam Komunikasi Satelit (pada Kerja Praktik ini yaitu Asia Cellular Satellite), gelombang mikro ditransmisikan dengan menggunakan satelit, yang mana gelombang mikro tersebut dipancarkan ke bumi (dalam hal ini Asia Pasifik). Daerah pancaran satelit ini dibagi menjadi 140 Spot Beam. Setiap Spot Beam itu hampir dapat dianalogikan sebagai daerah cakupan dari satu BTS dalam konsep Komunikasi Terrestrial (misal GSM). Sedangkan pada sistem Komunikasi Terrestrial, gelombang mikro ditransmisikan dengan menggunakan stasiun yang dibangun di bumi.
PT Pasifik Satelit Nusantara (PSN) adalah perusahaan telekomunikasi satelit swasta yang pertama di Indonesia dan pelopor penyedia layanan telekomunikasi satelit di Asia yang lengkap, termasuk telepon tetap dan layanan mobile. Sistem telekomunikasi satelit di PT Pasifik Satelit Nusantara (PSN) Bekasi ini banyak didukung oleh sistem teknologi mutakhir, seperti satelit Garuda 1 yang memiliki 2 L-band antena dengan diameter 12 m dan cakupan area Asia Pasifik dengan 140 spotbeam. 1.2 Tujuan Tujuan dilakukan kerja praktik ini adalah: 1. Mengetahui sistem dan lingkungan kerja industri komunikasi satelit di PT Pasifik Satelit Nusantara (PSN) Bekasi. 2. Mengetahui sistem telekomunikasi satelit pada bagian gateway. 3. Memberikan gambaran yang jelas tentang GSC (Gateway Station Controller). 1.3 Pembatasan Masalah Dalam penyusunan laporan kerja praktek ini, pembahasan hanya dibatasi pada masalah sistem telekomunikasi satelit pada bagian gateway,
khususnya pada pembahasan tentang GSC (Gateway Station Controller) dan tidak membahas sistem pengaturan satelit. II. SISTEM TELEKOMUNIKASI SATELIT ACeS 2.1 Sistem ACeS (Asia Cellular Satellite) 2.1.1. Arsitektur ACeS Sistem ACeS memiliki arsitektur pengiriman informasi seperti pada gambar 1 berikut :
Gambar 3 Garuda Spacecraft
Tiap bagian dari Garuda Spacecraft memiliki fungsinya masing-masing. Untuk nama dari tiap-tiap bagian Garuda Spacecraft dapat dilihat pada gambar 3.4 berikut :
Gambar 1 Sistem Arsitektur ACeS
Sistem ACes memiliki peran penting dalam kehidupan manusia, salah satu aplikasi ACeS dalam kehidupan dapat digambarkan sebagai berikut :
Gambar 4 Penampang Garuda Spacecraft
Secara detail penampang dari garuda Spacecraft tampak pada gambar 5:
Gambar 2 Aplikasi Sistem ACeS
2.1.2 Garuda Spacecraft Pada system ACeS, satelit yang digunakan adalah “Garuda Spacecraft” seperti tampak pada gambar 3 berikut: Gambar 5 Bagian-bagian Garuda Spacecraft
Satelit yang digunakan dalam Sistem ACes adalah Satelit Garuda. Berdasarkan gambar di atas dapat diketahui bagian Satelit Garuda adalah: 1. Dua antenna L-band berdiameter 12m untuk komunikasi dengan UT, daerah cakupan Asia-pasifik dengan 140 spotbeam. 2. Antenna C-band berdiameter 3 meter untuk komunikasi dengan Gateway & NCC 3. Umur satelit : 12 tahun. Untuk 3.7 tahun pertama satelit berada pada orbit “inclined”. 4. Massa ± 2700 kg, dry mass. 5. Sumber daya listrik : Solar array, mengubah tenaga sinar matahari menjadi listrik. Dan baterai, digunakan pada saat solar array tidak terkena sinar matahari. 2.1.3 Orbit Satelit Orbit satelit Garuda Spacecraft dapat dilihat pada gambar 6 berikut :
Gambar 7 Garuda L Band Spotbeams
2.2 Network Control Center (NCC) 2.2.1 Arsitektur Network Control Center (NCC) Network Control Center (NCC) milik ACeS (Asia Cellular Satellite) terletak di Pulau Batam Indonesia. Adapun arsitektur dari NCC dapat dilihat pada Gambar 3.8.
Gambar 6 Orbit Satelit
Satelit Garuda yang digunakan pada Sistem ACeS mengorbit secara geo-stasioner di 1230 BT. Satelit ini memiliki kecenderungan 30 di awal/beginning of life (BOL) dan 00 di akhir/end of life (EOL). Serta penjagaan stasiun Satelit agar tetap ±0.050 setelah ke titik 0. 2.1.4 Jangkauan Satelit Satelit Garuda L band mempunyai daerah jangkauan Asia Pasifik. Gambar ilustrasi Spotbeams satelit dapat dilihat pada Gambar 3.7.
Gambar 8 Arsitektur Network Control Center
2.2.2 Fungsi Network Control Center (NCC) NCC memiliki beberapa fungsi dalam komunikasi satelit, yaitu: 1. Mengatur pembagian resource antara Gateway (frekuensi & waktu) 2. Mengatur & memonitor kerja tiap Gateway : a. Mengatur konfigurasi umum tiap Gateway berdasarkan jatah resource-nya. b. Memonitor dan memastikan tiap Gateway melakukan fungsinya sesuai dengan konfigurasi umum masing-masing.
c. Memiliki kemampuan untuk mematikan/shut-down antenna pemancar Gateway jika Gateway tsb bekerja tidak sesuai aturan d. Menangani set-up setiap panggilan. e. Memilih Gateway mana yang menangani tiap panggilan keluar. f. Mengirim sinyal panggilan untuk UT melalui satelit jika ada panggilan masuk sesuai permintaan Gateway. g. Mencatat pemakaian airtime satelit untuk tiap Gateway sehingga dapat dihasilkan (wholesale) tagihan ke masing-masing Gateway. 2.3 Gateway Secara umum, peranan gateway dalam sistem telekomunikasi ACeS adalah sebagai berikut: Sebagai titik interkoneksi dengan jaringan telekomunikasi teresterial (PSTN/PLMN) di negara masing-masing. Memproses suara, data, dll sehingga kompatibel untuk dikirimkan ke jaringan PSTN/PLMN. Tiap Gateway memiliki pelanggannya masing-masing dan menyimpan database pelanggannya tsb. Melakukan otentikasi/verifikasi secara elektronis pada awal tiap panggilan untuk memastikan SIM-Card yang digunakan tidak palsu. Mencatat pemakaian tiap pelanggannnya (berupa CDR: Call Detail Record) sehingga dapat dihasilkan tagihan (retail) ke masingmasing pelanggan. Secara khusus, fungsi gateway tiap subsistem dalam sistem telekomunikasi satelit ACeS adalah sebagai berikut:
Gambar 9 Diagram fungsi subsistem Gateway
2.4 Perbedaan Komunikasi ACes dengan GSM Konsep komunikasi ACeS dengan GSM hampir sama. Perbedaan mendasar antara ACeS dan GSN adalah dalam hal teknik transmisi gelombang mikro. ACeS mentransmisikan gelombang mikro wave dengan menggunakan satelit, yang mana gelombang mikro tersebut dipancarkan ke bumi (dalam hal ini Asia Pasifik). Daerah pancaran satelit ini dibagi menjadi 140 Spot Beam. Setiap Spot Beam itu hampir dapat dianalogikan sebagai daerah cakupan dari satu BTS dalam konsep komunikasi GSM. Sedangkan sistem komunikasi GSM, gelombang mikro ditransmisikan dengan menggunakan stasiun yang dibangun di bumi. Perbedaan sistem komunikasi ACeS dan GSM lebih lanjut dapat digambarkan sebagai berikut:
Gambar 10 Sistem Komunikasi ACeS
M processing. GSC terdiri dari dua host yang terpisah (dual independent host) yang beroperasi aktif/stanby. Switching subsystem merupakan switch matrix dan E1 interface circuit. Switching subsystem mendukung komponen duplikat kritikal dan komponen sparing non critical. Komponen yang lain dari GSC adalah Ethernet Hub dan channel bank yang digunakan untuk membuat koneksi fisik di dalam GSC.
Gambar 11 Sistem Komunikasi GSM
III. GATEWAY STATION CONTROLLER (GSC) 3.1 Definisi Subsistem dan Fungsi GSC Secara Umum GSC (Gateway Station Controller) adalah sebuah komponen dari ACeS (Asia Cellular Satellite) Gateway yang terletak antara MSC dan TCE. GSC ekivalen dengan BSC pada sistem GSM. GSC akan menerima RAP (Resource Allocation Plan) dari NCC (Network Control Center). GSC melalui OMC-R juga bisa mengirim GCR (Gateway Circuit Request) ke NCC. GCR adalah file yang di kirim ke NCC. File ini berisi circuit request yang perlu divalidasi oleh NCC. GSC secara fisik terdiri dari Tiga buah rak dan sebuah console (OMC-R). Setiap komponen GSC memiliki fungsi yang berbeda-beda. Namun, fungsi GSC secara umum adalah sebagai berikut: 1. Pengelolaan koneksi (MSC, NCC, TCE Interface). 2. Pengelolaan sumber radio. 3. Terrestrial Circuit Switching. 4. Mendukung pengelolaan elemen TCE. 5. Mendukung pengelolaan elemen GSC (OMCR Interface). 6. Menyediakan cadangan operasional. 3.2 Blok Diagram dan Arsitektur Sistem Dua komponen utama dari GSC adalah sebuah switching subsystem dan sebuah host subsystem (lihat gambar). Host subsystem mengatur pengelolaan traffic (traffic management), protokol processing, dan O A &
Gambar 12 Top Level Arsitektur GSC
3.3 Komponen-Komponen GSC Komponen utama dari arsitektur GSC adalah 1. Host subsystem terdiri dari redundant host processor sebagai pemroses utama GSC. 2. Modular E1 switching subsystem yang bisa dikendalikan oleh host. 3. Ethernet hub untuk koneksi antar host, dan antar GSC dengan subsystem lain. 4. E1 channel bank untuk internal koneksi dari antarmuka SS7. Secara fisik, GSC tersusun atas 3 rak kabinet, yaitu: 1. Host Subsystem Cabinet - terdiri dari Ethernet Hubs, kedua Host, dan perangkat kipas pendingin. 2. Kabinet distribusi- terdiri atas channel bank (tumpukan saluran), V.35 patch panel, Ethernet patch panel, dan Ethernet hub. 3. Kabinet subsistem switching terdiri dari kerangka switch. Berikut adalah ulasan lebih lanjut mengenai Host Subsystem Cabinet dan Kabinet distribusi.
3.3.1 Host Subsystem Cabinet GSC memiliki dua host yang bekerja secara redundant. Keduanya bekerja pada aktif/standby. Kedua host saling berkomunikasi khususnya untuk mendukung protokol dalam melakukan switch over dan mendukung one way data sinkronisasi antara kedua prosesor, dari sisi aktif ke sisi standby. Secara prinsip, fungsi dari host subsystem adalah: 1. Pengelolaan koneksi (Conection Management). 2. Real time management dari ACeS Resources (Channel /Timeslots) yang diolah oleh GSC. 3. Mengendalikan switching subsystem. 4. Mendukung sebagian signaling dari Ainterface ke MSC. 5. Mendukung sebagian signaling Abis interface ke TCE. 6. Mendukung Abis interface ke NCC. 7. OA&M (Operation, Administration & Maintenance). 3.3.2 Kabinet Distribusi Komponen dalam kabinet ini menyediakan sarana dimana berbagai bagian dari sistem ACeS melakukan komunikasi. Komponen-komponen Kabinet Distribusi 1. Switch Hub Ethernet Switch hub ethernet menyediakan persambungan internal TCP / IP antara host dan switch untuk komunikasi sebagai berikut: Komunikasi Administrasi antara subsistem. Kontrol dari sebuah host dan Switch / penggantian kartu CPU. 2. OMC-R Ethernet Hub OMC-R Ethernet Hub menyediakan konektivitas TCP / IP untuk OMC-R ke GSC. 3. TCE Ethernet Hubs TCE Ethernet Hubs menyediakan konektivitas TCP / IP untuk pensinyalan antara TCE Subsistem dan GSC. 4. Channel bank Channel bank mengkonversi E1 signaling SS7 dari switching subsistem transmisi 64 Kbps dan sebaliknya. 5. Patch panel SS7 Patch panel SS7 memungkinkan dukungan personel untuk memonitor sirkuit individu SS7. Patch panel juga menyediakan kemampuan untuk menambahkan sirkuit SS7-
lain dari sirkuit normal yang keluar. Gateway berkomunikasi dengan PSTN melalui SS7. Ada juga akses ke MSC (HLR dan VLR). Juga pengalihan melalui SS7 ke gateway lain. 3.4 Perangkat Keras (Hardware) Komponen-komponen berikut merupakan perangkat keras dari casing GSC yang akan dijelaskan sebagai berikut: Host Kabinet dan komponennya. Distribusi Kabinet dan komponennya. Switching Kabinet dan komponenkomponennya. Ketika kita sudah terbiasa dengan tampilan umum pada setiap kabinet, kita akan mampu dengan cepat mengidentifikasi komponen dan akan membantu kita memecahkan masalah pengisolasian dan memecahkan kondisi kesalahan. Berikut adalah uraian mengenai perangkat keras Kabinet GSC: 1. Host Cabinet Host Kabinet Terdiri dari komponen di bawah ini: Host Ethernet Hubs 1,2 ,dan 3. Host A Host B Perangkat kipas pendingin.
Gambar 13 Host kabinet
2. Distribution Cabinet Distribution Kabinet terdiri dari elemen di bawah ini: Perangkat Channel Bank 1 dan 2 Ethernet Hubs 1,2 ,3, dan 4 SS7 Patch Panel Ethernet Patch Panel.
Gambar 15 Switching kabinet
Gambar 14 Kabinet Distribusi
3. Switching Cabinet Switching Kabinet berisi komponenkomponen berikut: Switch Chassis 1 dan 2. Dalam setiap Switch Chassis terdapat item berikut: - PSC Power Supply Boards - E1 Boards - EXNET Controller Boards - CPU Boards - EXNET I / O Boards
Host di host Subsistem dan switch / CPU card pada masing-masing Switch Chassis beroperasi di konfigurasi aktif / siaga untuk menjaga sistem pelayanan jika terjadi kegagalan dalam salah satu komponen GSC. Jika komponen aktif gagal, elemen siaga menjadi aktif. Hal ini disebut penggantian (Switch-over). 3.4.1 Indikator Visual Masing-masing komponen perangkat keras berisi berbagai indikator visual untuk membantu kita memantau secara fungsional dan untuk mengidentifikasi kondisi kesalahan. Contoh dari Indikator Visual seperti definisi warna LED. Diagram berikut menggambarkan array sampel indikator LED pada kartu. Gambar ini menunjukkan sebuah host visual hub Ethernet indikator dan definisi warna mereka:
- Indikasi pelepasan koneksi Abis diterima dari TCE (SACCH dinonaktifkan).
Gambar 16 Indikator visual
3.5 Prosedur GSC Secara Ringkas GSC melakukan berbagai prosedur untuk menjalankan fungsinya, yaitu: 1. Menyimpan Called Party BCD Number di pesan CC-Setup dari Mobile. 2. Mengidentifikasi panggilan sebagai Mobileto-Mobile jika Called Party BCD Number di Pesan CC-Setup untuk Handphone sesuai yang sudah ada pada Mobile Originated Called party BCD Number. 3. Setelah menerima Permintaan Tugas BSSMAP Handphone berkoneksi dengan speech / Indikasi Data = speech. - Memilih Vocoder Algoritma terbaik yang sama untuk kedua Mobiles. - Mengalokasikan Sumber Radio dari gabungan Mobile-to-Mobile untuk kedua koneksi. 4. Melakukan Tugas prosedur untuk Mobile Terminated berkoneksi dengan Vocoder terpilih. radio sumber Mobile-to-Mobile, dan tanpa penyandian. 5. Melakukan Handover Intra-Cell prosedur untuk Mobile Originated koneksi dengan Vocoder terpilih, sumber radio Mobile-toMobile, dan tanpa menyandikan. 6. Setelah berhasil menyelesaikan kedua Tugas prosedur: - Melakukan prosedur Koneksi satelit dengan NCC. - Nonaktifkan pengolahan DTaP untuk kedua koneksi. 7. Memulai prosedur pelepasan koneksi Mobile-to-Mobile jika: - Indikasi kegagalan koneksi satelit Asynchronous yang diterima dari NCC.
3.6 Panggilan Mobile-to-Mobile (Mobile-toMobile Calls) Untuk melakukan panggilan Mobile-toMobile, kita harus memperhatikan beberapa prosedur dan keperluan yang dibutuhkan untuk panggilan tersebut. 1. Prosedur dari Panggilan Mobile-to-Mobile Berikut adalah beberapa prosedur dari Panggilan Mobile-to-Mobile: 1. Panggilan suara Mobile-to-Mobile harus terhubung secara langsung melalui satelit. Hal ini dilakukan karena: Mencegah double-hop. Sambungan layanan yang disediakan melalui antarmuka Abis ke NCC. SCF bertanggung jawab penuh atas integritas koneksi ini. 2. Panggilan Mobile-to-Mobile Data / Fax terhubung melalui MSC (diperlukan IWF). 3. Memisahkan gabungan sumber radio ke Panggilan Suara Mobile-to-Mobile. 4. Mengidentifikasi melalui korelasi dari Called Party BCD Number di pesan CC -Setup yang dikirim dan diterima melalui DTaP. 2. Keperluan-Keperluan Panggilan Mobileto-Mobile Berikut adalah beberapa keperluan Panggilan Mobile-to-Mobile: 1. Atribut yang diperlukan koneksi Mobile-to-Mobile Voice: - Single-hop. - Tanpa penyandian. - Sumber Radio yang dialokasikan dari gabungan Mobile-to-Mobile. - Pemilihan vokoder algoritma yg identik pada setiap MS. 2. Panggilan dilepas oleh GSC jika persyaratan minimal tidak dapat dipenuhi.
IV. PENUTUP 4.1 Kesimpulan Dari uraian tersebut diatas dapat diambil beberapa kesimpulan diantaranya: 1. GSC (Gateway Station Controller) adalah sebuah komponen dari ACeS (Asia Cellular Satellite) Gateway yang terletak antara MSC dan TCE, berfungsi untuk pengelolaan koneksi, sumber radio dan lain-lain. 2. Peralatan konektivitas GSC terdiri dari Switch Ethernet Hubs, OMC-R Ethernet Hub, TCE Ethernet Hubs, dan SS7 Patch Panel. 3. Secara fisik, GSC tersusun atas 3 rak kabinet, yaitu: kabinet utama (Host), kabinet distribusi, kabinet subsistem switching. 4. Secara prinsip, fungsi dari host subsystem adalah: pengelolaan koneksi, mengendalikan switching subsystem, mendukung sebagian signaling dari Ainterface ke MSC, Abis interface ke TCE, Abis interface ke NCC, pengelolaan OA&M (Operation, Administration & Maintenance). 5. Komponen dalam kabinet distribusi menyediakan sarana dimana berbagai bagian dari sistem ACeS berkomunikasi yaitu: Switch Hub Ethernet, OMC-R Ethernet Hub, TCE Ethernet Hubs, Channel bank, Patch panel SS7. 6. Switching Kabinet berisi Switch Chassis 1 dan 2, yang tiap switch berisi PSC Power Supply Boards, EXNET Controller Boards, EXNET I / O Boards, E1 Boards, CPU Boards. 7. Pengelolaan GSC dilakukan melalui OMCR (Operation & Maintenance Center – Radio). 4.2 Saran 1. Untuk meningkatan kinerja dari GSC, peralatan konektivitas GSC yang berupa hub diganti dengan router. 2. Peningkatan kecepatan data A-interface ke MSC dan Abis interface ke TCE, dapat dilakukan dengan mengubah E1 dengan STM-1. Namun, hal ini akan memerluukan biaya yang besar. 3. Kebanyakan komponen GSC sensitif terhadap Electrostatic Discharge (ESD). Oleh karena itu, diperlukan tindakan
pencegahan ESD secara baik dan sesuai prosedur.
DAFTAR PUSTAKA
BIODATA PENULIS
[1] Kolawole, Michael O .2002. Satellite Communication Engineering. New York Marcel Dekker,inc. [2] Michael J. Miller, Branka Vucetic, Les Berry.1993. Satellite Communications: Mobile and Fixed Services. Massachusetts: Kluwer Academic Publishers. [3] Sheriff, Ray e., Fun Hu, Y. 2001. Mobile Satellite Communication Networks. West Sussex: John Wiley and Sons,ltd. [4] … … … … … ., GSC/OMC Participant Guide. [5] … … … … … ., Operation and Maintenance manual (Vol 2) Network Synchronization Subsystem (NSS) CDRL-134. [6] www.psn.co.id
Shulchul Chabib Achmad (L2F007073) lahir di Jepara, 18 Juli 1989. Penulis memulai pendidikan di TK Pertiwi Jepara, SDN Pengkol 2 Jepara, SMPN 1 Jepara, SMAN 1 Jepara, dan kini penulis sedang melanjutkan pendidikan di Program Reguler S1 Jurusan Teknik Elektro Universitas Diponegoro Semarang.
Semarang, Juli 2010 Menyetujui, Dosen Pembimbing
Yuli Christyono,ST, MT NIP. 19680711997021001
