1. Sejarah GSM

Nama GSM pertama kali muncul pada tahun 1982, merupakan singkatan dari Groupe Speciale Mobile, nama sebuah komite di bawah payung Confrence Europeenne des Postes etTelecommunications (CEPT) yang dibentuk untuk mendefinisikan standar baru telekomunikasi mobile untuk menggantikan berbagai macam standar telekomunikasi mobile analog yang banyak digunakan di beberapa negara-negara Eropa. Standar ini dirancang menggunakan teknologi digital berbeda dengan standar sebelumnya yang menggunakan teknologi analog.

Jaringan GSM pertama diluncurkan pada tahun 1991, dan beberapa lagi diluncurkan pada tahun 1992. Dan segera saja sebagian besar negara di eropa menerapkan teknologi GSM. Segera setelah itu GSM menyebar diluar negara Eropa. Arti kepanjangan GSM kemudian diganti Global System for Mobile Communication. GSM terbukti menjadi standar yang paling banyak diterapkan di atas planet ini.

Pada awalnya standar GSM ditetapkan beroperasi hanya pada pita frekuensi 900-MHz dan sebagian besar jaringan GSM beroperasi menggunakan pita frekuensi ini. Penggunaan pita frekuensi lain terjadi di Inggris pada tahun 1993 yakni menggunakan pita frekuensi 1800 MHz dengan nama komersial DCS (Digital Cellular System). Selanjutnya GSM diperkenalkan di Amerika Utara dengan nama komersial PCS (Personal Communication System) yang beroperasi pada pita frekuensi 1900 MHz.

2. Jaringan GSM

Jaringan GSM menggunakan struktur sel sebagaimana gambar berikut:
Ide dasar dari sebuah jaringan seluler adalah membagi pita frekuensi yang tersedia kedalam bagian-bagian kecil spektrum frekuensi dan menggunakannya pada beberapa BTS (Base Transceiver Station).

2.1 Komponen Jaringan GSM

Sebuah sistem jaringan GSM terdiri dari beberapa elemen subsistem: Network Switching Subsystem (NSS), Base Station Subsystem (BSS), Network Management Subsystem (NMS). Pada sisi pelanggan terdapat Mobile Station (MS). Jaringan sebenarnya yang diperlukan untuk membentuk sebuah panggilan terdiri dari NSS dan BSS. BSS bertanggung jawab kontrol jaringan radio (radio network). Sedangkan NSS bertanggung jawab atas fungsi-fungsi kontrol. Semua panggilan selalu melewati NSS.

2.1.1 Mobile Station (MS)

MS adalah perangkat telekomunikasi pada sisi pemakai jaringan. MS terdiri dari peralatan terminal yang disebut Mobile Equipment (ME) dan data pelanggan yang disimpan dalam modul yang disebut kartu Subscriber Identity Module (SIM).

Mobile Equipment (ME)	Subscriber Identiy Module (SIM)

SIM berlaku sebagai database yang berisi nomor identifikasi pengguna dan daftar jaringan yang tersedia. SIM juga komponen untuk proses pemeriksaan keaslian (aunthetication) dan penyandian (chipering). Juga terdapat ruang memory untuk menyimpan pesan dan nomor telepon.

2.1.2 Subsistem Jaringan GSM dan komponennya

Jaringan GSM terbagi kedalam tiga subsistem: Network Switching Subsystem (NSS), Base Station Subsystem (BSS), Network Management Subsystem (NMS). Tiap-tiap subsistem miliki fungsi yang berbeda-beda sebagaimana akan dijelaskan secara singkat berikut ini.

2.1.2.1 Base Station Subsystem (BSS)

BSS bertanggung jawab untuk pengaturan jaringan radio. Beberapa BSS dikontrol oleh sebuah Mobile Services Switching Center (MSC). Sebuah BSS sendiri meliputi wilayah yang luas dan terdiri banyak sel. BSS terdiri dari beberapa komponen sebagai berikut:

A. Base Station Controller (BSC)

BSC adalah komponen sentral dari jaringan pada BSS yang berfungsi mengontrol jaringan radio. BSC memiliki beberapa tugas penting, diantaranya:

1. Pembentukan hubungan antara MS dan NSSSemua panggilan kepada dan dari MS terhubung melalui sekumpulan BSC (GWSB).

2. Manajemen Mobilitas

BSC bertanggung jawab terhadap pengendalian proses handover, dan BSC membuat keputusan untuk handover berdasarkan antara lain, laporan pengukuran yang dikirim oleh MS selama proses komunikasi.

3. Pengumpulan data statistik kasar

Informasi dari BTS, Transcoder, dan BSC dikumpulkan di dalam BSC dan diteruskan melalui Data Communication Network (DCN) menuju Network Management Subsystem (NMS) untuk diproses menjadi gambaran statistik. Dari situ kualitas dan status dari jaringan diperoleh.

4. Mendukung pensinyalan Air-Interface dan A-Interface

Dalam A Interface, SS#7 (Common Channel Signalling System No. 7) digunakan sebagai bahasa pensinyalan, sementara Air Interface menggunakan protokol yang di adaptasi dari standar ISDN, yang disebut LAPDm (Link Access Protocol on ISDN D Channel, modified version). Sementara pada Abis Interface (Antara BTS dan BSC) menggunakan protocol LAPD yang lebih standar.

BCSU (Base Station Controller Unit) di dalam BSC melakukan pengubahan dari LAP-D ke SS#7 dan sebaliknya pada arah uplink/downlink. BSC juga bisa melakukan koneksi pensinyalan virtual yang diperlukan antara MSC/VLR (Virtual Location Register) dan MS.

5. Pengaturan BTS dan TC

Di dalam BSS, semua BTS dan TC dihubugkan ke BSC- BSC. Sebuah BSC mengurus BTS-BTS. Dengan kata lain BSC mampu memisahkan BTS dari jaringan dan mengumpulkan informasi tanda bahaya. Transcoder-transcoder juga diurus oleh BSC dalam arti BSC mengumpulkan tanda-tanda bahaya terkait dengan transcoder.

B. Base Transceiver Station (BTS)

BTS adalah komponen jaringan yang bertanggung jawab mengurus Air Interface dan meminimalkan gangguan transmisi karena Air Interface sangat sensitif terhadap gangguan. Untuk mengatasi masalah ini BTS memiliki 120 parameter yang mendefinisikan dengan tepat jenis suatu BTS dan bagaimana MS dapat mengetahui adanya jaringan ketika bergerak memasuki BTS area.

Parameter – parameter BTS menangani hal – hal sebagai berikut: tipe dari handover( kapan dan mengapa), pengaturan paging, kendali level daya radio, dan identifiksasi BTS. Beberapa proses yang dilakukan BTS diantaranya adalah:

1. Pensinyalan Air Interface

Beberapa pensinyalan yang terkait panggilan maupun non panggilan harus dilakukan agar sistem dapat bekerja. Contohnya antara lain ketika MS dihidupkan untuk pertama kali, diperlukan pengiriman dan penerimaan banyak informasi dengan VLR sebelum dapat membuat dan menerima panggilan telepon. Pensinyalan diperlukan untuk memulai sebuah panggilan. Kemudian pensinyalan diperlukan untuk melakukan handover.

2. Penyadian (ciphering)

MS dan BTS harus bisa melakukan penyandian dan pembacaan sandi dari informasi untuk melindungi percakapan dan data yang terkirim lewat Air Interface.

3. Pengolahan Sinyal Percakapan (speech processing)

Pengolahan sinyal percakapan meliputi fungsi – fungsi seperti speech coding yakni digital ke analog pada arah downlink dan analog ke digital pada arah uplink, channel coding untuk perlindungan terhadap kerusakan informasi, interleaving untuk meningkatkan keamanan transmisi, dan pembentukan burst

C. Transcoding Rate and Adaptation Unit (TRAU)

Pada Air Interface ( antara MS dan BTS), media yang membawa informasi adalah frekuensi radio. Untuk menghasilkan sebuah transmisi informasi percakapan digital yang efektif melalui Air Interface, sinyal percakapan digital tersebut mengalami proses pemampatan (commpression). Jaringan GSM juga harus bisa berkomunikasi dengan jaringan PSTN (jaringan telepon kabel) dimana format pemampatan sinyal yang digunakan berbeda.

Konversi antara dua format pemampatan itu harus dilakukan di suatu tempat antara BTS dan jaringan PSTN, dan inilah fungsi dari TRAU.

Untuk transmisi melalui Air Interface, sinyal percakapan dimampatkan oleh MS menjadi 13 Kbits/s (Full Rate and Enhanced Full Rate) atau 5,6 Kbits/s (Half Rate). Pengkodean sinyal percakapan (speech coding) untuk Full Rate berdasarkan algoritma yang dinamakan “Regular Pulse Excitation with Long Term Prediction” (RPE-LTP). Untuk Enhanced Full Rate, pengkodean sinyal percakapan berdasarkan algoritma yang disebut “ Algebraic Code Excited Linear Prediction” (ACELP). Sedangkan untuk Half Rate menggunakan algoritma “Vector Sum Excited Linear Prediction” (VSELP). Di sisi lain laju bit standar yang digunakan pada jaringan PSTN sebesar 64 Kbits/s dan teknik modulasi (modulation) yang digunakan adalah “Pulse Code Modulation (PCM).

2.1.2.2 Network Switching Subsystem (NSS)

NSS terdiri dari komponen jaringan Mobile services Switching Centre (MSC), Visitor Location Register (VLR), Home Location Register (HLR), Authentication Centre (AC) dan Equipment Identity Register (EIR).

A. Mobile services Switching Center (MSC)

MSC bertanggung jawab atas pengendalian panggilan dalam jaringan GSM. MSC mengidentifikasi asal dan tujuan sebuah panggilan dari MS ataupun telepon kabel sekaligus tipe dari panggilan. Sebuah MSC yang berlaku sebagai jembatan antara jaringan GSM dan telepon kabel disebut Gateway MSC (GMSC). MSC bertanggung jawab atas beberapa fungsi penting sebagaimana berikut:

1. Pengaturan panggilan

MSC mengidentifikasi tipe dari panggilan, tujuan dan asal dari sebuah panggilan. Ia juga bertanggung jawab atas pembentukan, pengawasan, dan pembersihan panggilan.

2. Pencetus dari proses paging

Paging adalah proses penentuan lokasi dari suatu MS yang tujuan panggilan.

3. Pengumpulan data tagihan layanan

B. Visitor Location Register (VLR)

VLR adalah database yang berisi informasi tentang pelanggan yang berada dalam area layanan dari VLR. Informasi itu antara lain:

1. Nomor identifikasi dari pelanggan

2. Informasi keamanan untuk proses auntetikasi dari SIM dan untuk penyandian (chipering)

3. Layanan yang bisa digunakan pelanggan

VLR melakukan pendaftaran (registration) lokasi dan peng-update-an. Ketika sebuah MS memasuki suatu area layanan VLR yang baru, MS melakukan peng-update-an lokasi.

Database VLR bersifat sementara, dalam pengertian bahwa data tentang pelanggan tersimpan dalam VLR selama pelanggan tersebut berada dalam area layanan VLR tersebut. Ia juga berisi alamat dari HLR pelanggan tersebut.

C. Home Location Register (HLR)
HLR mengelola data tetap dari pelanggan seperti nomor identitas pelanggan. Disamping data tetap, HLR juga meng-update lokasi dari pelanggan setiap saat. Informasi ini digunakan MSC untuk mencari lokasi MS yang menjadi tujuan suatu panggilan.

D. Aunthetication Centre (AC)

AC memberikan informasi keamanan kepada jaringan. Dengan informasi itu jaringan dapat mengecek /menguji ke-valid-an dari kartu SIM (proses autentifikasi antara MS dan VLR) dan menyandi infomasi yang dipancarkan lewat Air Interface (antara MS dan BTS)

E. Equipment Identity Register (EIR)

Sebagaimana AC, EIR juga digunakan untuk alasan keamanan. Namun jika AC memberikan informasi untuk mengecek kartu SIM, maka EIR bertanggung jawab untuk mengecek International Mobile Equipment Identity (IMEI). Pada saat proses pengecekan, MS diminta untuk memberikan nomor IMEI. Nomor ini berisi kode persetujuan jenis (type approval code), kode perakitan akhir (final assembly code) dan nomor seri (serial number) dari handphone (Mobile Equipment). EIR memiliki tiga kategori dari ME:

1. ME dalam daftar putih (white list) diijinkan beroperasi secara normal.

2. ME dalam daftar abu-abu (grey list) dapat diawasi jika dicurigai adanya kerusakan padanya.

3. ME dalam daftar hitam (black list) tidak diijinkan untuk beroperasi dalam jaringan.

2.1.2.3 Network Management Subsystem (NSS)

Tugas dari NMS adalah melakukan pengawasan terhadap berbagai fungsi dan komponen dari jaringan. Workstation operator terhubung ke database server komunikasi melalui Local Area Network (LAN). Server database menyimpan informasi manajemen tentang jaringan. Server komunikasi bertanggung jawab atas komunikasi data antara NMS dan peralatan di dalam jaringan GSM yang dikenal dengan komponen jaringan. Komunikasi ini dilakukan melalui sebuah Data Communications Network (DCN), yang terhubungke NMS melalui sebuah router. DCN biasanya diimplementasikan menggunakan Packet Switching Network X.25.

Fungsi dari NMS dapat dibagi menjadi tiga kategori:

1. Manajemen kegagalan (fault mangement)
2. Manajemen konfigurasi (configuration management)
3. Manajemen Perfomansi (perfomance management)
Fungsi –fungsi ini mencakup seluruh komponen jaringan GSM dari level masing – masing BTS sampai sampai MSC dan HLR.

Fault management

Tujuan dar fault managent adalah untuk memastikan kelancaran dari operasi jaringan dan koreksi yang cepat dari berbagai permasalahan yang terdeteksi. Fault management memberitahukan kepada operator tentang status dari kejadian yang membahayakan dan mengelola sebuah database yang berisi tanda-tanda bahaya.

Configuration management

Tujuan dari configuration management adalah untuk mengelola informasi up-to-date tentang status operasi dan konfigurasi dari komponen jaringan.

Performance management

Dalam performance management, NMS mengumpulkan data-data hsil pengukuran dari masing-masing komponen jaringan dan menyimpanya di dalam sebuah database. Berdasarkan data ini, operator jaringan dapat membandingkan performansi yang sebenarnya dari jaringan dengan performansi yang direncanakan dan mendeteksi performansi are yang baik dan jelek dalam jaringan.