o
SISTEM TELEKOMUNlKASI SELULAR GSM PRODUK SIEMEN Oleh : Suhendro StafPengajar Jurusan Elektro Prodi Telekomunikasi Politeknik Negeri Semarang
JIn Prof Sudarto SH, Tembalang, Semarang, 50275
Abstrak GSM adalah sistem komunikasi seluler standar generasi kedua yang dikembangkan untuk mellgatasi masalah sistem yang terpisah-pisah pada sistem seluler generasi pertama di Eropa. GSM meropakan sistem seluler pertama di dunia yang memiliki rincian modulasi digital. Sebelum itu hampir semua sistem seluler yang berkembang menggunakan sistem analog, termasuk AMPS, TACS dan NMT. Semula GSM dikembangkan dengan tujuan supaya dapat ber/ungsi sebagai layanan seluler di seluroh wi/ayah Eropa, dan menjanjikan layanan jaringan yang merentang luas melalui penggunaan ISDN Ternyata kesuksesan GSM telah melampaui dugaan setiap orang, dan sekarang menjadi standar yang paling populer bagi radio seluler bani dan peralatan komunikasi personal di selunlh dunia. Kala kunci : GSM ( Global System Mobile ), ISDN ( Integrate System Digital Network)
1. Pendahuluan Permintaan untuk menetapkan sistem komunikasi bergerak yang berlaku umum di Eropa dalam pita 900 MHz dilakukan oleh komite GSM yang waktu itu bernama Groupe Special Komite 1m merupakan Mobile. kelompok kerja dari Confe'rence
Europe 'ene Postes des et Te 'Ie 'communication (CEPT). GSM kemudian
berubah
nama
menjadi
Global System for Mobile Communication dimana standar diatur di bawah inisiatif dan pengawasan institusi standar teknik kawasan Eropa, yakni European Technical Standar Institute (ETS1). Dari titik pandang pelanggan, satu dari kemampuan GSM yang paling mengagumkan adalah terdapat modul identitas pelanggan atau Subscriber Identity Module (SIM), yang merupakan piranti memori yang menyimpan informasi seperti nomor identifikasi (telepon) pelanggan, Janngan dan negara-negara tempat pelanggan berhak
274
dilayani, kunei-kunei pribadi, dan informasi khusus bagi pengguna. S1M 1n1 merupakan kartu eerdas yang berukuran sekitar 2,2 x 2,8 em dapat dimasukan ke dalam setiap telepon GSM. Kartu SIM memiliki memori untuk penyimpanan data yang diperlukan. Besar memon 1m bermaeam-maeam dari 1, 3, 8, sampai 16 KByte. Kemampuan lain dari GSM adalah kerahasian di udara yang disediakan oleh sistem. Tidak seperti telepon seluler analog yang bersifat FM, yang dapat disadap, tidaklah mungkin menyadap seeara diam-diam transmisi GSM. Kerahasian 1n1 radio dimungkinkan karena ada aliran bit yang di-enkripsikan (diaeak dengan kode tertentu) di pemanear GSM, sesuai dengan kunei kriptografi tertentu yang bersifat rahasia dan hanya diketahui oleh operator. Kunei ini berubah-ubah sesuai dengan waktu untuk setiap pengguna.
0WITJ{ Vot 7 No.2 Juli 20Jl: 274-2
2. Struktur Hierarki GSM Suatu PLMN (Public Land Mobile Network) merupakan suatu kesatuan dari kesel uruhan sistem network Uaringan), operator, radio, pemeliharaan dan semua pendukung yang dibutuhkan oleh sebuah operator selular untuk menyelenggarakan komunikasi bergerak (selular). Subsistem PLMN terdiri dari :
• Radio Subsystem (RSS) • Network and Switching Subsystem (NSS) • Operation & Maintenance Subsytem (OMS) Berikut int adalah gambar arsitektur jaringan GSM
Svvl ching Sy te
S5 EIR
""
1"-- asa
"" ,
" "
OMC
j
,,''''~se Stat on Sy
-
_
-
tern
In'orn"l
C
'.on I,.
n
011
.0
II connections ..,d
in"orrn
'0
tran.m.....on
Gambar 2.1. Arsitektur jaringan GSM 3. Radio Subsystem (RSS) a. Mobile Station (MS) Dalam MS terdapat smartcard yang disebut SIM card. Tiap pe langgan telepon bergerak memiliki SIM card dan hams ada dalam ME (Mobile Equipment) :' ", ,...
untuk mengakses jaringan GSM baik digunakan untuk menerima atau melakukan panggilan. J adi Mobile Station = Mobile Equip ment + Sinl Card. Mobile Station dapt di lihat seperti gambar dibawah ini
=-:
Gambar 3.1. diagram Mobile Station Data yang disimpan dalam SIM card adalah: • International Mobile Subscriber Identity (IMSI) merupakan kode internasional untuk mengetahui pelanggan yang memiliki SIM card.
• Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI) berisi informasi mengenai lokasi MS saat itu dalam sistem.
275
Sistem Telekomunikasi Selulal'.................................................................................... Suhendro
• Mobile Subscriber ISDN Number (MSISDN) digunakan sebagai nomor dial. • Personal Identification Number (PIN) merupakan kode nomor pribadi yang terdiri dari 8 digit, digunakan untuk keamanan pribadi. Mobile Equipment pada MS ini disebut pesawat handphone (HP).
h. Base Station System (BSS) BSS merupakan subsitem dari sistem GSM yang berfungsi sebagai penghubung dari MS ke MSC melalui radio interface. BSS juga mengatur cellular radio interface dan Iink transmisi antara elemen-elemen dalam BSS. Secara garis besamya BSS terdiri dari 3 bagian yaitu: BTS, BSC, dan TRAU
Gambar 3.2. Antarmuka dalamjaringan GSM Dari gambar diatas dapat dijelaskan sebagai berikut : • Untuk Air intereface Pada antarm uka ini bertfungsi untuk menghubungkan antara mobile Station dengan BTS dimenjadi melayani pertukaran pesan melalui frekuensi radio yang telah ditentukan. • Untuk Abis intereface Pada antarmuka ini berfungsi mewujudkan hubungan penyampaian data 2 Mbps yang digunakan untuk melayani pertukaran pesan yang memiliki asal dan tujuan yang berbeda antara BTS dan BSC, sebagaimana Asub, prinsip submultipleks juga digunakan. • Untuk Asub intereface Antarmuka ini diimplementasikan sebagai hubungan 2 Mbps antara TRAU dan BSC yang membawa kanal fisik dan pensinyalan submultipleks dengan traffic channel membawa empat koneksi yang akan diadaptasikan. 276
• Untuk A intereface Antannuka ini berupa hubungan atau Iink 2 Mbps PCM 30 yang menghubungkan antara TRAU dan MSC yang membawa kanal trafik dan pensinyalan.
1) Base Transceiver Station (BTS) BTS merupakan perangkat radio berhubungan langsung dengan MS melalui air interface melayani suatu area cakupan GSM yang terdiri dari sistem antena, penguat daya, frekunesi radio, dan seluruh proses sinyal digital. BTS merupakan elemen dasar dari sistem radio selular. BTS dapat dipandang sebagai sebuah sel. BTS yang menjamin komunikasi radio antara MS dalam sel dan MS dengan Janngan tetap. BTS dapat menggunakan antena omnidirectional (ke segala arah) atau tiga arah. Fungsi yang dijalankan oleh BTS antara lain : • Mengirimkan sekumpulan indikasi kana) ke BSC. • Menghitung dan mengimplementasi kan daya yang dimonitor oleh BSC.
W(j3ITJf Vol. 7 No.2 Juli 2011: 274-2
• Mentransmisikan kembali level inteferensi ke BSC. Tiap BTS bertanggung jawab dalam penyediaan kanal radio bagi pelanggan, dimana kanal yang disediakan tiap BTS berbeda dengan kanal yang diberikan oleh BTS lain dengan tujuan agar tidak terjadi interferensi. Secara garis besar tipe dari pada BTS sendiri dapat di go[ongkan menjadi beberapa tipe, tergantung dari sisi yang ditinjau:
Dari sisi konstruksi:
BTS Indoor :BTS yang penempatannya
di dalam shelter / ruangan BTS Outdoor BTS yang penempatannya tidak memerlukan shelter /ruangan Dari sisi Fungsi : BTS Backbone : BTS yang fungsinya selain sebagai pemancar sinyal di lokasi BTS tersebut juga sebagai jalur utama penghubung antar perangkat dengan kapasitas jalur yang besar.
BTSlndoor Yang dimaksud BTS Indoor adalah BTS yang ditempatkan di Shelter atau ruangan. Guna menjaga suhu ruangan tetap optimal maka untuk BTS tipe ini hams dilengkapi dengan AC dan atau Exhaust Fan. Perangkat catu daya untuk tipe BTS ini : PLN / Genset sebagai catuan utama dan sebagai backup, Rectifier, Batterai, AC / Exhaust Fan, ACPDB BTS Outdoor Merupakan tipe BTS yang penempatannya diluar shelter atau ruangan. Pada prinsipnya untuk tipe ini perangkat catu dayanya sarna dengan BTS Indoor, hanya saja pada BTS tipe ini tidak diperlukan AC ataupun Exhaust Fan untuk mendinginkan perangkat. Perangkat catu daya untuk tipe BTS ini : PLN / Genset sebagai catuan utama dan
sebagai backup, Rectifier tipe rack Outdoor dan Batterai didalamnya Perangkat yang ada pada sebuah BTS: • Equipment BTS • Rectifier System • Baterai • Microwave system • Antena Sectoral • Antenna Microwave • Feeder • Tower beserta system pentanahannya • Shelter • Alarm extension system Status alarm mengumpulkan berbagai unit kerja di BTS dan meluas Inereka untuk operasi dan pemeliharaan (0 & M) stasiun pemantauan.
2) Base Station Controller ( BSC) BSC mengatur perpindahan pemakaian kanal MS dari satu BTS ke BTS lain, ataupun pada BTS itu sendiri (handover intra cell). Perpindahan tersebut dilaksanakan atas laporan MS tentang kuat dan mutu sinyal yang diterima MS. BSC merupakan pengontrol pada BSS, selain itu BSC juga sebagai penghubung antara sejumlah BTS dan NSS. BSC da pat mengontrol BTS sampai dengan 40 BTS dan menyediakan: • Manajemen masalah transmisi. • Manajemen Database BSS • Memproses pengukuran transmisi, fungsi operasional dan pemeliharaan. Maka secara garis besar fungsi BSC : • Pengolah informasi signaling • Menghubungkan BTS dengan OMC (Operation and Maintenance Control) Fungsi utama BSC selama panggilan adalah: • Dynamic Power Control di MS dan RBS: BSC memperhitungkan kebutuhan output power MS dan BTS didasarkan pada pengukuran yang diterima dari uplink dan downlink. 277
Sistem Telekomunikasi Selular.................................................................................... Suhendro
• Locating: Fungsi locating secara terus
menerus mengevaluasi hubungan radio ke MS dan jika diperlukan, menyarankan handover ke cell yang lain. • Handover: Jika fungsi locating mengajukan bahwa handover mengambil alih, BSC kemudian memutuskan cell mana yang akan di_handover dan memulai proses handover. • Frequency Hopping: 2 type hopping
terdapat 5 bagian penting yang menunjang proses interworking yaitu : a. Mobile
Sevices Switching Center
(MSC) MSC adalah network element central dalam sebuah jaringan GSM. Semua hubungan (voice calli transfer data) mobile yang dilakukan oleh subscriber selalu menggunakan MSC sebagai pusat pembangunan hubungan tersebut.
didukung oleh BSC, yaitu: • Baseband Hopping: melibatkan hopping di antara frekuensi pada transce iver yang berbeda dalam sebuah cell. • Synthesizer Hopping: Me lib atkan hopping dari frekuensi ke frekuensi pada transc iever yang sarna dalam sebuah cell.
3) Transcoder and Rate Adapter Unit (TRAU) TRAU merupakan suatu perangkat yang digunakan untuk melakukan transcoding data dari 16 kbps menjadi 64 kbps yang kemudian akan diteruskan ke arah MSC melalui A intercface, dimana dari 1 PCMS interface dari BSC ke TRA U) ke arah MSC memiliki 4 interface yang dikenal dengan PCMA. TRAU merupakan perangkat yang berfungsi untuk coding dan decoding. Secara garis besar fungsi TRAU : • Transcoder (TC) untuk speech codingikompresi • Rate Adapter (RA) untuk data rate adaptation 4. Network and Switching Subsystem (NSS) Subsystem lnl berfungsi mengatur komunikasi antar pelanggan sesama GSM, komunikasi pelanggan GSM dengan j aringan lain, dan sebagai database untuk pelanggan dan manaJemen pergerakan dalam NSS 278
Charging untuk pelanggan pre-paid, MSC akan selalu berkomunikasi dengan IN yang melakukan fungsi online charging. Selain itu, MSC juga akan mencatat semua informasi tentang sebuah call dalam bentuk CDR (Call Detail Record).
Sebuah MSC dapat terhubung dengan 1 BSC atau lebih. MSC akan mengontrol dan berkomunikasi dengan BSC dalam hal call set-up, location update, handover inter MSC (handover antara 2 cell yang terdapat
pada 2 BSC yang berbeda tapi masih dalam 1 MSC yang sarna).
b. Home Location Register (HLR) Bagian 1m memuat data-data pelanggan secara tetap, HLR bertindak sebagai pusat informasi pelanggan yang setiap waktu akan diperlukan oleh VLR untuk merealisasikan terjadinya alur komunikasi. VLR selalu menjaga hubungan dengan HLR dan memberikan informasi terakhir MS berada. lll..R merupakan data base yang menangani manajemen pelang gan bergerak. Data-data yang disim pan di lll..R bersifat permanen yaitu • IMSI • MS kategori • Batasan roaming
OCR(BITJ{ Vol. 7 No.2 Juli 2011: 274-2
• Supplementary services seperti call forwarding • Authentication key Data-data yang disimpan di HLR bersifat senlentara yaitu : • Local MS Identity (LMSJ) • RAND/SRES dan Kc, data yang berhubungan dengan authentica tion dan chipering. • VLR address, yang menandakan current VLR yang menangani MS • MSC address yang menandakan MSC area dimana MS tersebut ter daftar • Batasan roaming Informasi ini akan di up-date apabila MS berpindah dan memasuki coverage area suatu MSC barn. HLR mempunyai fungsi yaitu : • Sebagai master database bagi MS • Memberikan informasi routing MS • Memberikan data pelanggan yang dibutuhkan oleh VLR
c. Visitor Location Register (VLR) Pada bagian ini berfungsi sebagai database yang menyimpan data dan informasi pelanggan, dimulai pada saat pelanggan memasuki suatu area yang ada di wilayah MSCNLR tersebut (melakukan roaming), adanya informasi mengenai pelanggan dalam VLR memungkinkan MSC melakukan incoming call dan outgoing call. VLR berfungsi sebagai database yang bersifat dinamis, menyesuaikan dengan pelanggan yang memasuki area cakupan suatu MSC. Data yang tersimpan dalam VLR secara otomatis selalu bernbah-ubah mengikuti pergerakan pelanggan. Ketika pelanggan bergerak meninggalkan area suatu MSC dan menuju MSC lainnya, maka informasinya akan
dicatat di MSC/VLR barunya dan di VLR sebelumnya akan terhapus. Dengan demikian posisi pelanggan dapat dimonitor secara terns menerns dan hal ini akan memungkinkan MSC akan melakukan penyambungan pembicaraan darilke pelanggan lain. VLR selalu berhubungan secara continue dengan HLR yang berfungsi sebagai sumber database tetap pelanggan. Bila sebuah MS bergerak keluar coverage area suatu MSC menuju coverage MSC yang lainnya, maka akan teIj adi : • VLR yang barn akan memeriksa di databasenya apakah record MS tersebut sudah ada atau belum hal ini akan dilakukan oleh IMSI ' • Jika record-nya belum ada, maka VLR akan mengirimkan permintaan ke HLR MS tersebut untuk mengirimkan copy database MS tersebut yang ada di HLR-nya. • HLR akan mengirimkan informasi MS itu ke VLR tujuan dan juga meng-update informasi lokasi MS di database HLR tersebut aka~ kemudian HLR menginstrusikan VLR asal untuk menghapus informasi database MS. • VLR bam akan menyimpan informasi MS tersebut, termasuk lokasi terakhir dan status MS. d. Authentication Center AUC menyimpan semua informasi yang diperlukan untuk memeriksa validasi pelanggan, sehingga jika pelanggan akan mengadakan hubungan komunikasi yang tidak sah dapat dihindarkan, selain itu Auc berfungsi untuk menghindarkan adanya penyadapan oleh pihak ketiga dalam alur pembicaraan. 279
Sis/em Telekomunikasi Selular.................................................................................... Suhendro
e. Equipment IdentifICation Register (EIR) EIR memuat data-data peralatan pelanggan (Mobile Equipment) yang diidentifikasikan dengan IMEI (International Mobile Equipment Identity). EIR merupakan database yang mengandung informasi tentang identitas peralatan mobile yang mencegah calls dari pencurian, ketidakarnanan, atau ketidak berfungsian MS. AVC dan EIR diimplementasikan sebagai bagian yang berdiri sendiri atau kombinasi bagian AUCIEIR. Data peralatan MS yang disimpan dalarn EIR dapat dikategorikan menjadi 3 yaitu : • Peralatan yang diij inkan untuk mengadakan hubungan pembicaraan kemanapun (White List) • PeraJatan yang dibatasi dan hanya diUinkan mengadakan pembicaraan terbatas (Gray List) • Peralatan yang sarna sekali tidak diijnikan untuk berkomunikasi (Black List) keberadaan EIR belum distandarisasi penuh, oleh karena itu belum dioperasikan oleh semua operator, msih diperlukan klarifikasidan penyempumaan yang berkaitan dengan hukum, dan di Indonesia sendiri belum ada operator yang merealisasikan penggunaan EIR.
a. Kesimpulan • Global System Mobile kerahasiaan di udara disediakan oleh system, tidak seperti telepon selular analog yang bersifat FM, yang dapat disadap. Tidaklah mungkin menyadap secara diarn diarn, yang hanya diketahui oleh operator. • Global system mobile digunakan untuk menerima atau melakukan panggilan. • GSM ( Global System Mobile paling banyak digunakan oleh negara berkembang maupun negaramaJu
b. Saran • Paling tidak mahasiswa jurusan elektro prodi telekomunikasi GSM dikenalkan hirarchi maupun CDMA, microwave digital , SDH ( Synkron Digital Hirarchi ) , ATM ( Asynkron Transport Module ). • Mahasiswa jurusan elektro prodi telkom, waj ib diberikan sertifikat-sertifikat kompetensi ( contohnya sertifikasi cisco , sertifikasi tower, sertifikasi microwave, sertifikasi fiber optic, sertifikasi bertaraf Nasional maupun Internasional ). 6. DAFfAR PUSTAKA Anthadi P, Arief; Puji T, Axizis. 2008.
"Sistem
Pemeliharaan
5. Penutup Dari pembahasan diatas sistem telekomunikasi selular GSM produk SIEMEN yang utama adalah Base Transeiver Station (BTS), Base Station Controller (BSC) , Transcouder and Rate Adapter Unit (TRAU) , dan Network and Swiching Subsystem (NSS)
Pasolink
di
dan PTe
Excelcomindo Pratama Tbk". Laporan Praktek Kerja Lapangan.
"Introduction To Pasolink Family ".NEC International Training, Ltd Japan.2003 Mehrota, Asha.1997. "GSM System
Engineering". Artech House Publisher. http://www.xl.co.id
280
Operasi
