Teknologi Komunikasi Tanpa Kabel [Bagian 2]

Atharis S Prayoe, ST

Selain Network Elemen BSS (seperti pada bagian pertama) di GSM mengenal juga network elemen SSS(Switching Sub System) yang fungsi utamanya adalah: sebagai master data base  pelanggan , penghubung  antar pelanggan maupun dengan pelanggan operator lain, sebagai management routing, system admistrasi, security, billing system,  dll. Untuk lebih jelasnya ikuti kajian berikut ini. 

-----------------

NETWORK ELEMEN SWITCHING SUB SYSTEM (SSS)

SSS terdiri dari MSC, EIR,AuC, HLR dan  VLR. Fungsi dari masing masing bagian dari SSS adalah sebagai berikut :

1. MOBILE SWITCHING CENTER (MSC)

MSC merupakan inti dari jaringan GSM, fungsinya untuk menghubungkan pelanggan bergerak ke Public Swiching Telephone Network/PSTN (Telpon fix PT.Telkom) atau ke Public Line Mobile Network/PLMN (operator seluler) lainnya, untuk menangani permintaan panggilan, MSC dapat mengakses informasi dari ketiga database GSM, yaitu Home Location Register (HLR), Visitor Location Register (VLR) dan Authentication Centre (AuC).  MSC meng-update ketiga database tersebut sesuai informasi terakhir dari status panggilan dan posisi pelanggan, menangani fungsi keamanan bersama-sama dengan AuC dan menyediakan fasilitas announcement.

2. EQUPMENT IDENTITY REGISTER (EIR)

EIR merupakan data base permanen untuk identitas perangkat Hand phone (IMEI dari MS). Dengan informasi ini MSC dapat memeriksa apakah peralatan dari sebuah pelanggan bergerak orang yang berhak, sedang diteliti, atau tidak.  Dalam EIR keadaan MS disusun dalam tiga daftar, yaitu: 1. Daftar putih untuk MS yang berhak, 2. Daftar abu untuk MS yang sedang diteliti, 3. Daftar hitam untuk MS yang tidak berhak.  Ketika EIR menerima suatu permintaan dari MSC maka ia akan mencari IMEI (International Mobile Equipment Identity) yang ada dalam database apakah termasuk dalam daftar hitam, abu atau putih dan mengirimkan kembali data tersebut ke MSC yang menentukan apakah IMEI tersebut masuk dalam satu daftar tersebut atau tidak dikenal.

3. AUTHENTICATION CENTRE (AuC)

AuC adalah pengukuran keamanan dan memproteksi informasi pesawat pelanggan terhadap penggunaan media udara.  Database AuC juga diproteksi terhadap mekanisme akses yang tidak berhak.

4. HOME LOCATION REGISTER (HLR)

HLR menyimpan semua data-data yang berhubungan dengan MS (master database), Memberikan data pelanggan yang dibutuhkan ke VLR, memberikan informasi ruting MS. Pada HLR database MS dibagi menjadi dua jenis yaitu :

1. Data  semi permanen yang berisi :International MS Identity (IMSI), Nomor MSISDN Supplementary servis.

2. Data transient yang berisi : Data autentifikasi, MS Roaming Number (MSRN),VLR address, Mengikat   dan melepas  IMSI  (IMSI attach/ detach)

5. VISITOR LOCATION REGISTER (VLR)

Berlaku sebagai database MS temporer bagi MS yang berada di MSC/VLR area, memberikan data Mobile Subsciber Register Number (MSRN) untuk MS yang berada di MSC/VLR area, biasanya VLR menyatu dengan MSC. Data VLR yang disimpan dapat terdiri dari : data umum (IMSI,TMSI,MSRN).

Teknologi GSM mempunyai suatu sistem untuk yang mengatur lalu lintas pelanggan yang melalui network elemen GSM/DCS. Sistem ini disebut dengan sistem pengaksesan. Pada sistem ini akan mengenalkan kita dengan teknik pengaksesan yang menggunakan TDMA (Time Division multiple Access) dan FDMA (Frequency Division Multiple Access). Juga akan dibahas mengenai interface (antar muka) pada jaringan BSS.

* * *

TEKNIK PENGAKSESAN GSM/DCS

GSM beroperasi pada pita frequency 900 MHz dengan pembagian 880 Mhz sampai dengan 915 MHz untuk uplink (frequency yang digunakan untuk menerima  pada BTS) dan 935-960 MHz untuk downlink (merupakan frequency Memancar  pada BTS).    Setiap kanal mempunyai  lebar frequency 200 KHz, sehingga dengan lebar pita 35 MHz seluruhnya terdapat 174 kanal. Sedangkan perbedaan antara frequency pancar dan frequency terima adalah 45 MHz.  . 

DCS Beroperasi pada pita frequency 1800 MHz dengan pembagian 1710 MHz sampai dengan  1785 yang digunakan untuk Uplink dan 1805 sampai dengan 1880 digunakan untuk downlink. Sama seperti pada GSM, pada DCS setiap kanal frequency  mempunyai lebar 200 KHz sedangkan lebar pita frekwensinya 75 MHz. Jadi pada DCS terdapat 374 kanal frekwensi.

Untuk kanal tersebut baik GSM atau pun DCS menggunakan kombinasi sistem  FDMA/TDMA. Dalam satu sinyal pembawa/ frekwensi terdiri dari 8 kanal pembicaraan.  Jadi untuk 174 FDMA masing-masing terdiri dari 8 kanal pembicaraan. Apa yang dimaksud dengan FDMA dan TDMA? FDMA merupakan suatu teknik pengaksesan yang mengunakan frekwensi sebagai media perantaranya. Sistem ini digunakan BTS pada saat memancar/ transmite dengan menggunakan frequency down link dan pada saat BTS menerima/receive dengan menggunakan frequency uplink. Penggunaan frequency down link dan uplink diatur sedemikian rupa sehingga tidak saling menggangu frequency yang lainnya. Jika frequency ini tidak tepat pengaturannya maka antara satu BTS dengan BTS yang lain frequency nya akan saling menggangu (interference) yang akan berakibat dengan kwalitas suara yang kurang baik, drop call (komunikasi tiba–tiba putus), susah call atau  tidak bisa melakukan call. 

Selain menggunakan sistem FDMA pada GSM/DCS menggunakan juga sistem TDMA yaitu suatu sistem yang menggunakan waktu sebagai media akses. Pada TDMA terdapat multi frame dimana dalam 1 frame TDMA mempunyai 8 time slot  (lihat gambar 3.).

Setiap time slot terdiri dari burst dengan 148 bit data. Bit-bit tersebut tidak sepenuhnya memenuhi time slot, tetapi dengan celah di setiap akhir digunakan sebagai guard zone sehingga memungkinkan kesalahan pewaktuan pada setiap time slot.  Data terdiri dari 2 set bit yang masing-masing panjangnya 57 bit, 2 set tail bit yang masing-masing panjangnya 3 bit, 26 set training squence dan stealing flag masing-masing panjangnya 1 bit.

Training squence digunakan penerima untuk sinkronisasi dan estimasi dalam kanal radio yang umumnya disebabkan oleh fenomena multipath.  Training squence adalah suatu pola bit tertentu.  Jadi dengan pengukuran distorsi pada pola bit tersebut, distorsi dapat diestimasi.  Sedangkan stealing flag digunakan penerima untuk menentukan apakah bit-bit berisi data suara atau pensinyalan. Hal ini menyebabkan BTS hanya memerlukan satu perangkat pemancar/penerima (TRx) untuk setiap 8 pembicaraan sehingga akan menghemat ruang dan daya yang dibutuhkan. Jadi untuk melakukan pengaksesan pada GSM/DCS menggunakan kombinasi FDMA dan TDMA.

PENGKODEAN SUARA PADA GSM

Pengkodean suara dalam GSM menyediakan suara toll-quality pada 16 Kbps atau kurang.  Sistem yang dipakai adalah RELP (Residually Excited Linear Predictive coder) dengan memasukkan LTP (Long Term Predictor).  Sistem ini meningkatkan kualitas suara karena perpindahan struktur dari vowel sounds prior ke pengkodean residual data.  Hal ini menyebabkan penghalusan suara dibanding sistem linear predictive coding, terutama untuk suara wanita.  Kecepatan data dasar adalah 13 Kbps, dan suara diproses dalam blok sebesar 20 ms.

Hasil pengkodean dibagi menjadi dua bagian, bit-bit yang kritis diambil dulu.  Bagian pertama ini diberi kode konvensional half-rate, kemudian digabung dengan bagian kedua sehingga panjang keseluruhan 156 bit.  Kemudian blok ini dikemas dalam delapan time slot. 

Proses ini disebut  diagonal  interleaving yang memungkinkan  pengkodean  untuk memperoleh kembali frame TDMA yang rusak selama transmisi lewat radio.

Didalam jaringan elemen BSS terdapat beberapa Interface yang menghubungkan antara BSC, BTS, TRAU dan MSC yang masing masing fungsi dari interface tersebut adalah sebagai berikut :

1. A-Interface

Diimplementasikan sebagai link 2 Mbps (PCM 30) antara TRAU dan MSC. Inilah yang memandu trafik dan pensinyalan. Slot 0 sebagai FAS (Frame Alignment Signal), slot 16 untuk pensinyalan yakni Common Channel Signaling No. 7 (CCS#7). Sedangkan slot-slot lainnya sebagai trafik channel yang mengirimkan informasi  untuk satu koneksi. Selain itu juga pada A-interface berfungsi sebagai sistem aplikasi antara BSC dan MSC (sebagai contoh untuk pengukuran trafik pelanggan dapat dilakukan dari BSC maupun dari MSC).

Juga berfungsi sistim manajeman BSC dalam pengaturan hand over antar BTS yang diinformasikan ke MSC dan sebagai massage tranfer part dari BSC ke MSC.

2. A-sub interface (Link BSC – TRAU)

Diimplementasikan sebagai link 2 Mbps (PCM 30) antara TRAU dan BSC yang membawa "sub-multipliced trafik” (digunakan untuk percakapan pelanggan) dan "signalling link” (digunakan untuk proses pensinyalan). Pada A-sub interface sama seperti pada A-interface time slot 0 dipakai sebagai FAS (Frame Alignment Signal) yang mana berfungsi sebagai time slot yang mengkoreksi jika ada ke kesalahan atau kerusakan dalam pengiriman signal dan juga untuk sinkronisasi. Time slot 16 dipakai segabai signaling antara BSC dan TRAU dan Time slot 31 dipakai untuk LAPD link PCMS (link antara BSC ke TRAU). Sedangkan time slot yang lainnya dipakai untuk trafik channell.

       3. A-bis Interface (link BSC – BTS)

A-bis Interface menghubungkan antara BTS dan BSC. Slot 0 digunakan sebagai FAS (Frame alignment Signal)/NonFAS yang berfungsi untuk sinkronisasi. Slot x sebagai Link Access Protocol-D (LAPD) yang berfungsi untuk kontrol frame keseluruhan. Slot 16 digunakan untuk pensinyalan A-bis Interface. Sedangkan slot 31 digunakan untuk berhubungan dengan jaringan lain. Dalam satu frame terdapat 15 TRX dimana 1 TRX menduduki 2 slot.

       4. Air Interface

Komunikasi antara BTS dan Mobile subsciber/pelanggan menggunakan media   udara,terdiri dari 2 subband frekuensi yang didefinisikan untuk Air Interface antara MS dan BTS.

- Up Link untuk radio transmission dari MS ke BTS

- Down Link untuk radio transmission dan BTS ke MS Untuk GSM 900

- Up Link antara 890 MHz dan 915 MHz

- Down Link antara 935 MHz dan 960  MHz

Untuk E-GSM 900 (Extension Band) Phase  II:

- Up Link antara 880 MHz dan 925 MHz

- Down Link antara 925 MHz dan 960 MHz

Pada Air interface, setiap kanal percakapan ditransmisikan dengan kecepatan 22,8 kbps dengan mengunakan media udara melalui BTS.

* * *

Atharis S Prayoe, ST: Praktisi Telekomunikasi kelahiran Prabumulih, saat ini berdomisili di Surabaya

Prabumulih sebagai kota berkembang dan mengalami transisi dari masyarakt agraris ke industri tak lepas dari incaran pemegang franchise makanan cepat saji atau fast-food. Meski di negara asalnya, produk makanan cepat saji dianggap tak lebih dari junk-food (makanan sampah), gerai fast-food tumbuh dimana-mana tanpa terbendung. Tampak di foto, gerai California Fried Chicken (CFC) yang beroperasi di Prabumulih. Lokasinya tepat di depan kantor walikota Prabumulih. (Gambar diambil 11 Juli 2004)

52 % masyarakat Prabumulih (baca: pengunjung situs pemerintah kota –pemkot—Prabumulih) menyatakan demikian. Tapi, jangan langsung percaya. sebab hanya tersimpulkan dari pilihan responden peng-klik jajak pendapat yang diselenggarakan pemkot Prabumulih di situs yang beralamat di http://www.kotaprabumulih.go.id.

Pertanyaan jajak pendapat itu sendiri berbunyi seperti ini:

Bagaimana kinerja pemerintahan yang baru? Ada 7 pilihan jawaban yang disediakan; Sangat baik, Cukup baik, Baik, Sama saja, Buruk, Memburuk, Tidak Tahu. Sampai tanggal 14 Juli 2004, secara lengkap hasil jajak pendapat menyajikan angka-angka yang fantastis. Sekali lagi, dari 52% menyatakan bahwa kinerja pemerintahan (Prabumulih) yang baru adalah buruk. Sementara pilihan "Sangat Baik" meski menempati urutan kedua tetapi berselisih jauh (21%).  Disusul berturut-turut dengan penilaian "Cukup Baik" (12%), Baik dan Sama saja masing-masing 6%, "Memburuk" 3 %, sisanya menyatakan "Tidak tahu".

Padahal variabel tersebut sudah dirancang sedemikian rupa secara tidak imbang dengan anatomi pertanyaan menitikberatkan penilaian positif. Pada pilihan "Baik" setidaknya memiliki 3 varian "Sangat baik", "Cukup baik", dan "Baik". Sedang untuk penilaian negatif hanya menyediakan 2 saja, yakni "Buruk" dan "Memburuk". Sisanya pertanyaan mengambang, "sama saja" atau "tidak tahu". Pilihan "sama saja" bisa berarti sama buruk atau sama baiknya (dengan sebelumnya).

Sayangnya tidak mudah menelisik apa yang membuat para peng-klik jajak pendapat tersebut memilih variabel "Buruk".

* * *

Teknologi Komunikasi Tanpa Kabel

Atharis S Prayoe, ST

Pengantar

Tulisan kali ini adalah bagian dari serangkaian tulisan mengenai teknologi komunikasi tanpa kabel yang lagi berkembang pesat dewasa ini. Tujuan penulisan hanya untuk sharing knowledge maupun  pengalaman bagi teman-teman sekampung halaman untuk menambah wawasan dan pengetahuan.

Tulisan ini tidak dimaksudkan untuk menggurui ataupun mengajari teman-teman semua, melainkan sumbangan pemikiran atas kepedulian putra daerah Prabumulih untuk memajukan kampung halamannya. Jika respon positif yang timbul dari tulisan ini maka penulis akan membuat tulisan ini per episode yang akan mengupas teknologi komunikasi tanpa kabel. Jika tidak ada atau responnya negative  maka tulisan ini hanya sampai disini saja.

Kita tidak mau kan hanya menjadi pengguna handphone tanpa tau apa yang menyebabkan hanphone kita bisa berdering. Tulisan ini mengajak kita mengenal dunia maya yang kita rasakan keberadaan nya sebagai sarana telekomunikasi tercanggih saat ini. Sudah selaiknya kita mengetahui apa saja yang menjadi elemen network GSM ( Global System for Mobile communication). Apa dan bagaimana telekomunikasi bergerak seluler terjadi?  Akan terjawab dalam tulisan ini .  Jadi, ikuti terus ya!

Untuk memenuhi kebutuhan manusia berkomunikasi kapanpun, dimanapun, dan dengan siapapun, sistem telekomunikasi bergerak seluler diciptakan dan telah digunakan oleh masyarakat di seluruh dunia.  Awalnya, memang seperti suatu keajaiban, jika orang bisa berbicara ke orang di belahan benua lain dengan telepon tanpa kabel.  Orang awam kebanyakan bertanya, "Koq bisa nyambung? Pakai apa ya?"

Itulah ajaibnya telekomunikasi bergerak seluler.  Dibalik keajaiban itu ternyata ada jawaban logis, bahwa komunikasi/hubungan dapat terjadi  dengan menggunakan media udara (air interface) dari hand phone ke BTS (Base Transceiver Station  merupakan station pemancar dan penerima  fhisik nya berupa menara atau tower yang dilengkapi dengan peralatannya)  dengan kecepatan 22,8 Kb/s, dari BTS kemudian diteruskan ke BSC sebagai induk dari BTS yang kemudian BSC meneruskan ke SSS (Switching Sub System yang terdiri dari : MSC, HLR, VLR, EIR dan AuC yang akan di jelaskan pada episode mendatang jika ada respon dari teman2) untuk menentukan tujuan telpon kita ke  arah mana: HP Ke HP, HP ke fix phone ( telpon rumah ), Interlokal, SLI dll.  Prosesnya terjadi sangat cepat, jadi seperti orang berbicara tatap muka.

Nah, hal ini dapat terjadi karena telekomunikasi bergerak seluler mempunyai berbagai perangkat/elemen yang ngerjain seluruh proses yang diperlukan dalam komunikasi/hubungan. Seluruh perangkat dan elemen ini diatur oleh sistem sehingga membentuk jaringan, yang sering kita sebut sebagai network.

Jadi ingat ya, kalau orang berbicara network, berarti orang tersebut berbicara sistem jaringan, yang tentunya akan melibatkan banyak hal.    Untuk mengetahui lebih dalam tentang teknologi GSM, kita kupas satu-persatu Yoook !!!

Arsitek Jaringan GSM

Jaringan GSM secara garis besarnya dibagi menjadi 3 sistem yaitu:

1.     Switching Sub System (SSS). Tugasnya mengatur komunikasi antar pelanggan GSM, mengatur komunikasi pelanggan GSM dengan jaringan lain, dan sebagai data base untuk manajemen mobilitas pelanggan.  Berarti si SSS inilah yang mengatur hubungan telekomunikasi seluler antar pelanggan Telkomsel dan dari/ke pelanggan operator lain, sekaligus mencatat posisi pelanggan, lokal atau roaming atau SLJJ, dls.  Kalau di jaringan PSTN, SSS sering disebut sebagai Sentral Telepon, karena semua proses hubungan tercatat di sini.

2.     Base Station System (BSS).  Si BSS biasanya memiliki BSC yang bertugas mengendalikan mobile station/pelanggan yang berada dibawah wilayah cakupannya, dan menghubungkan mobile station dengan SSS. BSS merupakan bagian dari radio seluler dari jaringan GSM.   Dalam network GSM, radio seluler merupakan elemen utama, karena komunikasi ditransmit melalui frekwensi radio.

3.     Operation Maintenance System (OMS). Sedangkan Operation Mainetenance Center bertugas melakukan pengawasan performansi seluruh jaringan BSS dan SSS yang ada dibawah kendalinya, melakukan penanganan gangguan tingkat pertama, loading data base dan memberikan informasi gangguan dan performansi jaringan.

Ibarat perang, BSS merupakan regu prajurit yang gerilya dan ditempatkan dimana-mana.  Sedang SSS adalah komandan regu sedangkan OMS adalah pengawas perang. Kali ini, kita beri penghormatan tertinggi dulu buat para prajurit – BSS- untuk dibahas duluan.  Setuju, kan?

Base Station System (BSS)

Base Station System (BSS) merupakan bagian dari radio sistem pada network GSM yang terdiri dari: BSC, BTS dan TRAU.  Ketiganya merupakan kesatuan yang tidak dapat dipisahkan.  Kenapa?  Karena fungsi mereka berbeda namun satu dengan lainnya saling mendukung.  Bagaimana 'saling mendukung'nya BSC, BTS dan TRAU, ceritanya begini…. ( he he he kayak kismis : kisah2 mistery ) aja

Base Station Controller (BSC)

BSC adalah bagian inti (intelligent/master) dari sistem BSS yang menghubungkan antara BTS dengan SSS (seluruh data base BTS dan TRAU ada pada BSC).  Pada Siemens Base Station antara BSC dan Network SSS perlu bantuan peralatan jaringan lain, berupa Transcoding and Rate Adaptation Unit (TRAU) melalui A-sub interface (interface BSC-TRAU) dan A interface (interface MSC-TRAU).

Adapun fungsi utama dari BSC adalah: data base seluruh network elemen BSS, penyambungan kanal trafik, memproses pensinyalan, pongontrolan daya, menangani fungsi-fungsi operasi dan maintenace serta monitoring system.

Base Transceiver Station (BTS)

BTS dapat dilihat sebagai bagian dasar dalam jaringan BSS dan perlengkapan hubungan antara BSC dan MS (mobile subscriber/pelanggan).  Fungsinya sebagai elemen network yang berinteraksi langsung dengan mobile subscriber melalui radio interface (air interface). BTS terdiri dari Tx (transmite) dan Rx (Receive) yang menyediakan kanal pembicaraan.  Seperti radio pada umumnya, radio interface di BTS memiliki daya pancar yang terbatas, dalam GSM sering dikenal dengan istilah wilayah cakupan atau radio service area. Cara kerja radio suatu BTS adalah membentuk dan mengatur sel trafik hubungan dan hand over (perpindahan MS dari satu BTS ke BTS lain) yang berada didalam wilayah cakupannya.

Transcoding Rate and Adaptions Unit (TRAU)

TRAU adalah interface antara BSC dan SSS (MSC). Meskipun TRAU merupakan bagian dari BSS, biasanya TRAU diletakkan dekat MSC.  Hal ini dimaksudkan untuk penghematan link transmisi.

Pada perangkat TRAU terjadi kompresing link dari dari 64 Kbps dari MSC ke TRAU (4 A-Interface/PCMA) menjadi 16 Kbps dari TRAU ke BSC (1 Asub-Interface/PCMS). Kompresing ini dilakukan hanya untuk traffic channel. Hal tersebut dimaksudkan agar traffic channel yang digunakan untuk percakapan pelanggan bisa lebih banyak 4 kali dari sebelumnya.  Sedangkan untuk time slot 0 yang digunakan untuk frame alignment signal dan time slot 16 untuk signaling tidak dilakukan kompresing, kecepatannya tetap 64 Kb/s sebab kalo dikompres juga maka untuk proses pensinyalan akan jadi lambat. Karena di TRAU dilakukan pengkompresan maka TRAU juga melakukan adaptasi suara agar suara pelanggan sama seperti aslinya, tidak terkompres meninggi atau mengecil seperti micky mouse.

                                      Gambar 1. Arsitektur GSM D900

Jika ada pertanyaan mengenai Elemen Network GSM atau komunikasi tanpa kabel, silakan layangkan surat atau email ke redaksi dusunlaman.blog.com.  Semua pertanyaan akan langsung dijawab oleh penulis tanpa dipungut bayaran alias gratis  (He he he… mumpung penulisnya lagi baik, nih)