Global System For Mobile Communation (GSM)

Nama           : Nur Faqih Ardiantoro                            UNIVERSITAS TEKNOKRAT INDONESIA

NPM            : 20315001

Prog Studi    : S1 Teknik Elektro

Global System for Mobile communication (GSM)

GSM dikembangkan oleh Confederation of European Posts and Telecommunications (CEPT) selama tahun 1980-an yang tujuannya adalah merancang pan-European mobile technology. Pekerjaan pengembangan kemudian dilanjutkan oleh European Telecommunications Standards Institute (ETSI). 

Dua jaringan seluler yang didasarkan pada teknologi GSM:

• European DCS-1800 - beroperasi pada pita 1,8-GHz
• American GSM-1900 - beroperasi pada pita 1,9-GHz

    Pada GSM data subscriber (pelanggan) disimpan dan dikelola oleh subscriber identity module (SIM) yang merupakan smart card kepunyaan subscriber. Peralatan radio disebut mobile equipment (ME) dan dapat dikatakan bahwa mobile station terdiri dari dua bagian, ME dan SIM; yaitu: MS = SIM + ME.

  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.

Structure of the GSM Network

• Radio Network

    MS terhubung ke mobile switching center (MSC), melalui base station subsystem (BSS). BSS terdiri dari sebuah base station controller (BSC) dan banyak base transceiver station (BTSs) yang dikendalikan oleh satu BSC.

    Mobile Switching Center (MSC)

    MSC melaksanakan seluruh fungsi switching yang diperlukan oleh MS yang berada dalam daerahnya. MSC merupakan otak dari sistem seluler yang terkoneksikan ke jaringan telekomunikasi lain yang berfungsi utama :

1.    Sebagai gateway bagi pelanggan GSM untuk memasuki jaringan lain, seperti PSTN, ISDN, PLMN.

2.     Routing panggilan dari atau ke Mobile Station (MS).

3.     Memberikan layanan teleservices dan supplementary.

4.     Manajemen pergerakan.

5.     Menangani pembiayaan MS.

6.     Menangani fungsi-fungsi keamanan bersama-sama dengan AuC.

7.     Menyediakan fasilitas announcement.

• Home Location Register (HLR).

Semua parameter pelanggan untuk setiap pengguna ponsel disimpan secara permanen dalam satu HLR. Fungsi utama HLR adalah sebagai berikut:

1. Penyimpanan data pelanggan.
2. Location registration dan penanganan panggilan, penyimpanan pusat untuk data lokasi pelanggan.
3. Dukungan untuk enkripsi dan otentikasi.
4. Penanganan layanan tambahan (misalnya, pembatasan atau call transfer);
5. Dukungan untuk short message service (SMS).

    HLR diimplementasikan dalam bnetuk sistem database real-time yang dapat menyimpan data pelanggan lebih dari 1 juta pelanggan.

    Visitor Location Register (VLR). Secara fisik VLR biasanya menyatu dengan MSC. VLR merupakan basis data yang menyimpan semua informasi yang berkaitan dengan seorang pelanggan yang sedang melakukan roaming di area yang dikendalikan VLR.

• Fungsi utama VLR adalah sebagai berikut:

1. Penyimpanan data untuk pelanggan yang berada di wilayahnya;
2. Manajemen dan alokasi kode identitas lokal untuk menghindari seringnya penggunaan identitas global di jalur radio untuk alasan keamanan;
3. Location registration dan penanganan panggilan;
4. Autentikasi;
5. Dukungan enkripsi;
6. Dukungan untuk handover;
7. Penanganan layanan tambahan;
8.  Dukungan untuk SMS.
9. Authentication Center (AuC)

    Data keamanan pelanggan disimpan di AuC yang berisi subscriber-specific security key, algoritme enkripsi, dan random generator. AuC menghasilkan subscriber-specific security data dengan algoritma yang telah ditentukan dan memberikannya ke HLR, yang kemudian didistribusikan ke VLR.

    Sebuah Public Land Mobile Network (PLMN) dapat berisi satu atau lebih AuC, dan mereka dapat menjadi elemen jaringan yang terpisah atau terintegrasi dengan HLR. Subscriber-specific key dan algoritma disimpan di SIM, tidak perlu dikirim melalui jaringan dan jalur radio.

• Equipment Identity Register (EIR)

    EIR adalah database yang berisi informasi tentang mobile terminal equipment. Ada daftar putih untuk terminal yang diizinkan untuk menggunakan layanan, daftar abu-abu untuk terminal yang perlu diawasi, dan daftar hitam untuk terminal seluler yang dicuri. Terminal yang nomor serinya ditemukan di daftar hitam tidak diperbolehkan menggunakan jaringan.

• Interworking Functions

nterworking Functions (IWF) adalah entitas fungsional yang terkait dengan gateway MSC. Memungkinkan interworking antara PLMN dan jaringan tetap, misalnya, ISDN, PSTN, dan public switched data network.

• Transcoder and Rate Adapter Unit

    Transcoder (TC) diperlukan untuk melakukan konversi digital-ke-digital dari satu encoding ke yang lainnya, misalnya konversi pengkodean suara GSM (13 atau 7 Kbps) ke pengkodean PCM (64 Kbps) atau sebaliknya.

Sedangkan Rate Adapter Unit (RAU) diperlukan untuk menyesuaikan layanan data MS dengan layanan yang disediakan oleh jaringan eksternal. Misalnya, jika pengguna GSM memiliki akses data 14,4 Kbps ke ISDN, RAU memasukkan datanya ke aliran data 64-Kbps dari saluran B ISDN dengan cara tertentu sehingga ujung lainnya mengetahui di mana data pengguna dapat ditemukan. Fungsi TC dan RAU sering digabungkan menjadi satu peralatan yang disebut transcoder and rate adapter unit (TRAU).

• Echo Canceler (EC)

EC diperlukan pada antarmuka antara jaringan GSM dan PSTN.Pengkodean suara GSM yang efisien menimbulkan delay yang lama sehingga echo yang dipantulkan oleh sirkuit hibrid pada antarmuka pelanggan akan mengganggu. Echo Canceler berfungsi menghilangkan gema ini.

• Short Message Service Center (SMSC)

GSM menyediakan layanan paging yang disebut short message service dari dan ke MS. SMSC bertindak sebagai pusat penyimpanan dan penerusan (store-and-forward) untuk pesan-pesan singkat ini.Pesan singkat yang dikirim oleh pelanggan pertama-tama diteruskan melalui jaringan ke SMSC dari operator jaringan asalnya. SMSC menyimpannya, mengekstrak nomor telepon tujuan dari pesan, dan meneruskan pesan ke tujuannya.

• Operation and Maintenance Center (OMC)

    OMC adalah sistem manajemen jaringan untuk O&M jarak jauh dari jaringan GSM. Alarm elemen jaringan GSM dan laporan pengukuran traffic dikumpulkan di sana. Sistem O&M menangani fitur yang terkait dengan keamanan sistem, kesalahan, dan pembaruan konfigurasi jaringan.

• Interfaces Inside GSM Network

    Antarmuka antara MSC dan BSC disebut A-interface, yang merupakan antarmuka yang menjadi standarisasi vendor yang berbeda.Antarmuka penting lainnya adalah Abis-interface antara BTS dan BSC. Antar muka ini tidak sepenuhnya distandarisasi dan, sebagai konsekuensinya, BTS dan BSC harus dibeli dari pabrikan yang sama. Antarmuka Ater juga tidak terstandarisasi tetapi digunakan untuk koneksi terestrial antara BSC dan MSC.

• Physical Channels

    Skema akses jamak yang digunakan dalam GSM menggunakan dua metode akses:

FDMA

TDMA.

FDMA and TDMA

• Konsep dasar transmisi GSM pada jalur radio adalah bahwa unit transmisi adalah rangkaian sekitar 100 bit termodulasi.

    Ini disebut dengan burst dan dikirim dalam waktu dan frequency windows yang disebut slot. Pada FDMA frekuensi sentral (frekuensi tengah) dari slot diposisikan setiap 200 kHz. Pada TDMA frekuensi sentral (frekuensi tengah) dari slot diposisikan setiap 0,577 ms. BTS mengendalikan semua time slot (slot waktu) dari frekuensi yang berbeda pada sel dengan menggunakan synchronization broadcast yang ditransmisikan pada common control channel sel itu. Pemisahan Arah Transmisi dalam Waktu dan Frekuensi

• Saluran pengguna dua arah (bidirectional) melakukan pemisahan frekuensi dan waktu.

• Jarak tetap frekuensi antara dua arah transmisi disebut jarak dupleks yaitu 45 MHz (dalam pita 900-MHz) dan 75 MHz (dalam pita 1.800-MHz) dan prinsip dupleks ini disebut frequency-division duplex (FDD).

• Pemisahan waktu adalah tiga slot waktu

• Dalam TDMA, seluruh spektrum radio dibagi menjadi beberapa slot waktu dan di setiap slot hanya satu pengguna yang diizinkan untuk mengirim atau menerima.

• Setiap pengguna mendapatkan slot dengan siklus yang berulang.

• Ketika satu pengguna mengirimkan informasinya, pengguna lain harus melakukan buffering data.

• Pengguna TDMA harus mengirimkan data dalam metode buffer dan burst, sehingga transmisi untuk pengguna mana pun tidak ada yang bersifat kontinu.

• Standar GSM menetapkan frame TDMA sebagai kombinasi dari 8 slot waktu.

• Setiap slot waktu memiliki durasi 3/5200 detik (sekitar 0,577 ms) dan nomor slot waktu dari 0 hingga 7.

• Setiap waktu dipisahkan oleh 3 time slot.

Logical Channels (Saluran Logis)

Saluran fisik pada antarmuka radio GSM dibagi menjadi saluran logis. Mereka terbagi dalam dua kategori utama, saluran khusus dan saluran kontrol umum. Saluran logis ini dipetakan ke satu saluran fisik yang didefinisikan sebagai satu slot (biasanya TS0) di setiap frame TDMA dan ditransmisikan sebagai regular radio bursts.

Traffic Channel and Associated Slow-Rate Control Channel

• Ketika panggilan terhubung, dua saluran di jalur radio didedikasikan untuk itu:

a)      Traffic channel (TCH)

b)      Slow associated control channel (SACCH).

• SACCH digunakan untuk mengirimkan informasi kontrol daya ke MS dan hasil pengukuran dari mobile stations ke jaringan.

• Kedua saluran ini termasuk dalam saluran khusus (dedicated channels) karena dialokasikan untuk satu pengguna.

• Ada beberapa saluran umum logis di setiap sel. Ini secara keseluruhan biasanya menempati satu slot waktu tetap (biasanya TS0) pada frekuensi tetap.

Common Control Channels

• Common control channel di arah downlink (dari jaringan ke MS) mentransmisikan:

1)      Informasi sinkronisasi frekuensi dan slot waktu;

2)      Informasi tentang saluran umum yang digunakan oleh sel tetangga;

3)      Area lokasi dan identifikasi jaringan;

4)      Paging pesan untuk panggilan masuk dan penetapan saluran untuk panggilan baru.

• Dalam arah uplink (dari MS ke jaringan) common control channel digunakan untuk pesan permintaan panggilan dari MS.

Pengoperasian Jaringan GSM

• Bagaimana location update dilakukan?
• Bagaimana panggilan seluler dibuat?
• Bagaimana handover/penyerahan dilakukan?
• Apa fungsi keamanan jaringan GSM?
• Setiap pelanggan GSM terdaftar ke dalam satu HLR jaringan asalnya. HLR ini adalah titik pusat yang memberikan informasi pelanggan di mana pun dia berada saat ini.

Location Update