BAB II TEORI PENUNJANG 2.1 Dasar-Dasar Jaringan GSM 2.1.1 Pengertian GSM Global System for Mobile Communication disingkat GSM adalah sebuah teknologi komunikasi selular yang bersifat digital. Teknologi GSM banyak diterapkan pada komunikasi bergerak, khususnya telepon genggam. Teknologi ini memanfaatkan gelombang mikro dan pengiriman sinyal yang dibagi berdasarkan waktu, sehingga sinyal informasi yang dikirim akan sampai pada tujuan. GSM dijadikan standar global untuk komunikasi selular sekaligus sebagai teknologi selular yang paling banyak digunakan orang di seluruh dunia. 2.1.2 Sejarah dan Perkembangan 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 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 (tidak bisa melakukan roaming antar negara). Teknologi analog yang berkembang, semakin tidak sesuai dengan perkembangan masyarakat Eropa yang semakin dinamis, maka untuk mengatasi keterbatasannya, negaranegara 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 (GSM). Organisasi 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 ETSI (European Telecomunication Standard Institute). Pengoperasian GSM secara komersil baru dapat dimulai pada awal kuartal 5
terakhir 1992 karena GSM merupakan teknologi yang kompleks dan butuh pengkajian yang mendalam untuk bisa dijadikan standar. Pada September 1992, standar type approval untuk handphone disepakati dengan mempertimbangkan dan memasukkan puluhan item pengujian dalam memproduksi GSM. 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 DCS (Digital Cellular System) 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 AMPS ( Advances Mobile Phone System) dan NMT (Nordic Mobile Telephone) 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. Pada akhir tahun 2005, pelanggan GSM di dunia telah mencapai 1,5 triliun pelanggan. Akhirnya GSM tumbuh dan berkembang sebagai sistem telekomunikasi seluler yang paling banyak digunakan di seluruh dunia. 6
Gambar 2.1 Cellular Systems 2.2 Arsitektur Jaringan GSM Area pelayanan GSM internasional meliputi semua negara dimana terdapat jaringan GSM. Jaringan dibangun oleh suatu operator komunikasi bergerak yang disebut dengan PLMN (Public Land Mobile Network). Jaringan PLMN dibangun berdampingan dengan jaringan komunikasi tetap seperti PSTN (Public Switched Telepon Network) atau ISDN (Integrated Services Digital Networks). Public Land Mobile Network dibagi menjadi komponen mobile (bergerak) dan fixed (tetap), kedua komponen tersebut dihubungkan melalui media udara (air interface). 7
Komponen jaringan tetap (fixed) GSM-PLMN adalah : 1. Base Station Subsystem (BSS) : Bagian dari jaringan tetap dari PLMN radio access yang menyediakan transmisi radio melalui radio interface. BSS terdiri dari 2 bagian yaitu : Base Transceiver Station (BTS) : Perangkat GSM yang berhubungan langsung dengan Mobile Station (MS) dan berfungsi sebagai pengirim dan penerima sinyal. Base Station Controller (BSC) : Perangkat yang mengontrol kerja BTS-BTS yang berada di bawahnya dan sebagai penghubung BTS dan MSC (Mobile Switching Center) 2. Network Switching Subsystem (NSS) : Berfungsi untuk menghubungkan antara radio subsystem (BTS-BSC) dengan jaringan tetap lainnya (PSTN, ISDN, PDN). Mengatur semua fungsi signaling untuk membangun semua koneksi pelanggan mobile. NSS terdiri dari : Mobile Switching Center (MSC) : Merupakan sebuah network element central dalam sebuah jaringan GSM. MSC sebagai inti (core) dari jaringan seluler, dimana MSC berperan untuk interkoneksi hubungan pembicaraan, baik antar selular maupun dengan jaringan kabel PSTN, ataupun dengan jaringan data. Home Location Register (HLR) : Berfungsi sebagai sebuah database untuk menyimpan semua data dan informasi mengenai pelanggan agar tersimpan secara permanen. Visitor Location Register (VLR) : Berfungsi untuk menyimpan data dan informasi pelanggan. Authentication Center (AuC) : Diperlukan untuk menyimpan semua data yang dibutuhkan untuk memeriksa keabsahaan pelanggan. Sehingga pembicaraan pelanggan yang tidak sah dapat dihindarkan. Equipment Identity Registration (EIR) : Berfungsi memuat data-data pelanggan. 8
Komponen jaringan bergerak (Mobile) GSM-PLMN adalah : Mobile Station (MS) merupakan komponen bergerak dari jaringan PLMN. MS adalah perangkat yang digunakan oleh pelanggan untuk melakukan pembicaraan. Mobile Station terdiri atas : Mobile Equipment (ME), atau handset. ME adalah perangkat yang berada pada sisi pengguna atau pelanggan yang berfungsi sebagai terminal transceiver (pengirim dan penerima sinyal) untuk berkomunikasi dengan perangkat GSM lainnya. Subscriber Identity Module (SIM) atau SIM Card. Adalah kartu yang berisi semua informasi pelanggan dan beberapa informasi pelayanan. ME tidak akan dapat digunakan tanpa adanya SIM Card didalamnya, kecuali untuk panggilan darurat. Data yang tersimpan di dalam SIM Card adalah : 1. IMSI (International Mobile Subscriber Identity), merupakan penomoran pelanggan 2. MSISDN (Mobile Subscriber ISDN), nomor yang merupakan nomor panggil pelanggan. 9
Gambar 2.2 Struktur Jaringan GSM 2.3 Dasar-Dasar Teknik Akses Jamak (Multiple Access) Komunikasi seluler sudah menjadi kebutuhan dasar bagi semua orang, segala lapisan masyarakat dan profesi sudah menggunakan teknologi seluler dalam kehidupan sehari-hari. Sebagai kebutuhan dasar, komunikasi seluler tidak akan terpisahkan dan merupakan kebutuhan jangka panjang. Kebutuhan akan komunikasi seluler ini akan semakian terus bertambah seiring dengan banyaknya pengguna. Namun hal ini menjadi kendala mengingat lebar pita frekuensi yang diberikan untuk komunikasi seluler sangatlah terbatas, sedangkan jumlah pengguna yang semakin bertambah. Dewasa ini, dalam sistem komunikasi telah diterapkan teknik akses jamak, yaitu suatu teknik yang memungkinkan beberapa pengguna dapat melakukan komunikasi secara bersama-sama pada waktu dan kanal yang sama. Tujuan dari penerapan teknik ini salah 10
satunya adalah mengefisiensikan pemakaian kanal yang ada atau menaikkan kapasitas sistemnya. Ada 3 skema dasar dari teknik akses jamak : a. FDMA (Frequency Division Multiple Access) Pada sistem FDMA, setiap kanal pembicaraan dibedakan berdasarkan pembagian frekuensi dan satu frekuensi ditempati oleh satu kanal pengguna. Sehingga, hanya satu pengguna yang dapat menggunakan satu kanal frekuensi tersebut dalam setiap waktunya. b. TDMA (Time Division Multiple Access) Pada sistem TDMA menerapkan pembagian waktu (time slot) untuk meningkatkan kapasitas sistem. Beberapa time slot menempati satu kanal frekuensi, dangan maksud untuk menaikkan kapasitas sistemnya. Satu time slot ditempati oleh data atau sinyal dari satu pengguna. c. CDMA (Code Division Multiple Access) Pada sistem CDMA yaitu suatu sistem akses jamak yang dapat dilakukan pada satu kanal frekuensi dan satu selang waktu yang sama pula, dengan menerapkan pemberian kode yang berbeda untuk beberapa pengguna. Pengembangan dan penggunaan teknik akses CDMA dalam komunikasi selular didasari oleh pertimbangan meningkatnya kebutuhan komunikasi selular dewasa ini. CDMA didasarkan pada teknik spread spectrum direct sequence. 11
Perbedaan ketiga teknik akses jamak tersebut dapat dipresentasikan seperti gambar 2.3 Gambar 2.3 Multiple Access pada telekomunikasi seluler 12
2.4 Prinsip Dasar Transmisi 2.4.1 Pulse Code Modulation (PCM) Pulse Code Modulation (PCM) adalah suatu gambaran digital dari sinyal analog dimana magnitude sinyal di-sample dengan jarak interval yang sama, kemudian di kuantisasi menjadi simbol-simbol numeric (binary code). PCM sudah digunakan dalam system telepon digital, PCM juga menjadi format standard untuk digital audio pada computer dan format compact disc. Pada diagram (gambar 2.4), gelombang sinus (kurva merah) di sampling dan dikuantisasi. Gelombang sinus disampling dengan jarak interval yang teratur, ditunjukkan pada sumbu-x. Untuk setiap sample, satu dari nilai yang tersedia di sumbu-y dipilih dengan menggunakan algoritma tertentu. Proses tersebut menghasilkan sinyal diskret pada sinyal input yang kemudian dapat diubah menjadi data digital. Pada gelombang sinus dibawah, kita dapat melihat bahwa nilai-nilai kuantisasi pada nilai sampling adalah 7, 9, 11, 12, 13, 14, 14, 15, 15, 15, 14, dst. Nilai-nilai tersebut diubah menjadi nilai dalam bentuk binary code yaitu 0111, 1001, 1011, 1100, 1101, 1110, 1110, 1111, 1111, 1111, 1110, dst. Nilai-nilai digital ini kemudian bisa diproses dan dianalisa lebih lanjut oleh suatu digital signal processor atau yang biasa disebut CPU. Gambar 2.4 Pulse Code Modulation (PCM) 13
Karena bentuk sinyal yang berupa sinyal digital, maka sinyal PCM lebih tahan terhadap masalah interferensi daripada sinyal analog. Generator bisa merekonstruksi sinyal digital pada sisi penerima, sedangkan pada sinyal analog hanya bisa menguatkan saja. Konversi sinyal analog menjadi sinyal digital dibagi menjadi 3 tahap, yaitu : 1. Band Limit : Band Pass Filter membatasi sinyal yang datang hanya frekuensi suara 300 3400 Hz. 2. Sampling : Nilai sampling digunakan dengan jarak interval tertentu. Frekuensi sampling harus lebih besar dua kali dari frekuensi suara yang tertinggi (8000 Hz) 3. 8-bit Coding : Setiap nilai amplitude dari frekuensi sampling diubah menjadi 8-bit code. Gambar 2.5 Prinsip Dasar Transmisi 14
2.4.2 PCM30 Sistem transmisi PCM30 menggunakan jalur transmisi digital. Satu frame PCM30 terdiri dari 32 time slot. 32 timeslot tersebut memuat sinyal informasi (suara, data) atau informasi signaling. Total bit rate dari sebuah PCM30 adalah 2048 kbit/s, yang terdiri dari : Time slot 0 : Digunakan untuk identifikasi frame Time slot 1-15 dan 17-31 : Digunakan untuk panggilan atau data Time slot 16 : Digunakan untuk kanal signaling Gambar 2.6 Prinsip Dasar PCM30 15