DENI_ANDRIANTO: GSM DAN CDMA

1. Pengertian GSM

Global System for Mobile Communication (GSM mulanya singkatan dari Groupe Spécial Mobile) 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. Sejarah 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 Perancis, 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, negara-negara 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 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 miliar pelanggan. Akhirnya GSM tumbuh dan berkembang sebagai sistem telekomunikasi seluler yang paling banyak digunakan di seluruh dunia.

3. Keuntungan GSM

Dari sudut pandang konsumen, keuntungan dari layanan GSM yuaitu rendah-biaya. Sebagai contoh, pesan teks pada awalnya dikembangkan untuk GSM. Keuntungan bagi operator telah menjadi biaya rendah infrastruktur yang disebabkan oleh persaingan terbuka. Kerugian utama adalah bahwa sistem ini didasarkan pada jaringan GSM TDMA, yang dianggap kurang maju daripada pesaing CDMA. Kinerjanya sangat mirip, namun sistem GSM telah mempertahankan kompatibilitas dengan ponsel GSM yang asli. Pada saat yang sama, GSM terus tumbuh dengan pengenalan sistem GPRS. Selain itu, transmisi data dengan kecepatan tinggi telah ditambahkan pada skema modulasi baru EDGE. Versi 1999 pola memperkenalkan tingkat jaringan ini yang lebih tinggi untuk transmisi data, dan sering disebut sebagai 3G

4. Sepesifikasi teknis

Di Eropa, pada awalnya GSM didesain untuk beroperasi pada frekuensi 900 Mhz. Pada frekuensi ini, frekuensi uplinks-nya digunakan frekuensi 890–915 MHz , sedangkan frekuensi downlinksnya menggunakan frekuensi 935–960 MHz. Bandwith yang digunakan adalah 25 Mhz (915–890 = 960–935 = 25 Mhz), dan lebar kanal sebesar 200 Khz. Dari keduanya, maka didapatkan 125 kanal, dimana 124 kanal digunakan untuk suara dan satu kanal untuk sinyal. Pada perkembangannya, jumlah kanal 124 semakin tidak mencukupi dalam pemenuhan kebutuhan yang disebabkan pesatnya pertambahan jumlah pengguna. Untuk memenuhi kebutuhan kanal yang lebih banyak, maka regulator GSM di Eropa mencoba menggunakan tambahan frekuensi untuk GSM pada band frekuensi di range 1800 Mhz dengan frekuensi 1710-1785 Mhz sebagai frekuensi uplinks dan frekuensi 1805-1880 Mhz sebagai frekuensi downlinks. GSM dengan frekuensinya yang baru ini kemudian dikenal dengan sebutan GSM 1800, yang menyediakan bandwidth sebesar 75 Mhz (1880-1805 = 1785–1710 = 75 Mhz). Dengan lebar kanal yang tetap sama yaitu 200 Khz sama, pada saat GSM pada frekuensi 900 Mhz, maka pada GSM 1800 ini akan tersedia sebanyak 375 kanal. Di Eropa, standar-standar GSM kemudian juga digunakan untuk komunikasi railway, yang kemudian dikenal dengan nama GSM-R.

5. Arsitektur jaringan

Secara umum, network element dalam arsitektur jaringan GSM dapat dibagi menjadi:

Mobile Station (MS)

Base Station Sub-system (BSS)

Network Sub-system (NSS),

Operation and Support System (OSS)

Secara bersama-sama, keseluruhan network element di atas akan membentuk sebuah PLMN (Public Land Mobile Network).

Mobile Station (MS) merupakan perangkat yang digunakan oleh pelanggan untuk melakukan pembicaraan. Terdiri atas:

Mobile Equipment (ME) atau handset, merupakan perangkat GSM yang berada di 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, merupakan kartu yang berisi seluruh informasi pelanggan dan beberapa informasi pelayanan. ME tidak akan dapat digunakan tanpa SIM didalamnya, kecuali untuk panggilan darurat. Data yang disimpan dalam SIM secara umum, adalah:

IMMSI (International Mobile Subscriber Identity), merupakan penomoran pelanggan.

MSISDN (Mobile Subscriber ISDN), nomor yang merupakan nomor panggil pelanggan.

Base Station System (BSS), terdiri atas:

BTS Base Transceiver Station, perangkat GSM yang berhubungan langsung dengan MS dan berfungsi sebagai pengirim sinyal.

BSC Base Station Controller, perangkat yang mengontrol kerja BTS-BTS yang berada di bawahnya dan sebagai penghubung BTS dan MSC

Network Sub System (NSS), terdiri atas:

Mobile Switching Center atau MSC, merupakan sebuah network element central dalam sebuah jaringan GSM. MSC sebagai inti 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 atau HLR, yang berfungsi sebagai sebuah database untuk menyimpan semua data dan informasi mengenai pelanggan agar tersimpan secara permanen.

Visitor Location Register atau VLR, yang berfungsi untuk menyimpan data dan informasi pelanggan.

Authentication Center atau AuC, yang diperlukan untuk menyimpan semua data yang dibutuhkan untuk memeriksa keabsahaan pelanggan. Sehingga pembicaraan pelanggan yang tidak sah dapat dihindarkan.

Equipment Identity Registration atau EIR, yang memuat data-data pelanggan.

Operation and Support System (OSS), merupakan sub sistem jaringan GSM yang berfungsi sebagai pusat pengendalian, diantaranya fault management, configuration management, performance management, dan inventory management.

Frekuensi pada 3 Operator Terbesar di Indonesia

Indosat: 890 – 900 Mhz (10 Mhz)

Telkomsel: 900 – 907,5 Mhz (7,5 Mhz)

Excelcomindo: 907,5 – 915 Mhz (7,5 Mhz)

1. Pengertian CDMA

Code division multiple access (CDMA) adalah sebuah bentuk pemultipleksan (bukan sebuah skema pemodulasian) dan sebuah metode akses secara bersama yang membagi kanal tidak berdasarkan waktu (seperti pada TDMA) atau frekuensi (seperti pada FDMA), namun dengan cara mengkodekan data dengan sebuah kode khusus yang diasosiasikan dengan tiap kanal yang ada dan menggunakan sifat-sifat interferensi konstruktif dari kode-kode khusus itu untuk melakukan pemultipleksan.

Dalam perkembangan teknologi telekomunikasi telepon selular terutama yang berkaitan dengan generasi ke-tiga (3G), CDMA menjadi teknologi pilihan masa depan.

CDMA juga mengacu pada sistem telepon seluler digital yang menggunakan skema akses secara bersama ini,seperti yang diprakarsai oleh Qualcomm.

CDMA adalah sebuah teknologi militer yang digunakan pertama kali pada Perang Dunia II oleh sekutu Inggris untuk menggagalkan usaha Jerman mengganggu transmisi mereka. Sekutu memutuskan untuk mentransmisikan tidak hanya pada satu frekuensi, namun pada beberapa frekuensi, menyulitkan Jerman untuk menangkap sinyal yang lengkap.

Sejak itu CDMA digunakan dalam banyak sistem komunikasi, termasuk pada Global Positioning System (GPS) dan pada sistem satelit OmniTRACS untuk logistik transportasi. Sistem terakhir didesain dan dibangun oleh Qualcomm, dan menjadi cikal bakal yang membantu insinyur-insinyur Qualcomm untuk menemukan Soft Handoff dan kendali tenaga cepat, teknologi yang diperlukan untuk menjadikan CDMA praktis dan efisien untuk komunikasi seluler terrestrial.

2. Keuntungan CDMA

Teknologi CDMA sendiri memiliki berbagai keuntungan jika diaplikasikan dalam sistem seluler. Keuntungan-keuntungan tersebut antara lain:

Hanya membutuhkan satu frekuensi yang dibutuhkan untuk beberapa sektor/cell

Tidak membutuhkan equalizer untuk mengatasi gangguan spektrum sinyal

Dapat bergabung dengan metode akses lainnya, tidak membutuhkan penghitung waktu (guard time) untuk melihat rentang waktu dan penjaga pita (guard band) untuk menjaga intervensi antarkanal

Tidak membutuhkan alokasi dan pengelolaan frekuensi

Memiliki kapasitas yang halus untuk membatasi para pengguna akses

Memiliki proteksi dari proses penyadapan

3. Sistem CDMA

Standar IS_95 menggunakan dua jenis operasi yaitu bias maju dan bias mundur. Standar IS_95 menempatkan sinyal spectrum, laju data pada akhir spreading adalah 1,2288Mcps dan ini membutuhkan bandwidth lebih kurang 1,25 MHz dalam masing-masing arah. Kinerja sistem CDMA dibatasi oleh interferensi, artinya kapasitas dan kualitas dibatasi oleh daya interferensi yang terjadi pada band RF yang dipakai.

Satu konsep yang paling penting dari sistem telepon selular adalah konsep “multiple access”, dimana sistem tersebut dapat mendukung user dengan jumlah banyak dan simultan. Dengan kata lain, user dengan jumlah yang besar saling berbagi ruang pada kanal radio dan sembarang user dapat memperoleh akses ke sembarang kanal (tiap user tidak selalu mendapat kanal yang sama). Kanal yang dimaksud adalah berupa bagian dari resource radio yang terbatas yang sementara dialokasikan untuk tujuan tertentu. Metoda multiple access menjelaskan bagaimana spektrum radio dibagi ke dalam kanal-kanal dan bagaimana kanal-kanal tersebut dialokasikan ke banyak user.

CDMA menggunakan kode digital yang unik untuk membedakan pelanggan. Kode tersebut di-share untuk mobile station dan base station, dan dinamakan "pseudo-Random Code Sequences." Semua user berbagi spektrum radio dengan range yang sama. Satu aspek yang unik dari CDMA adalah ketika terdapat batas yang pasti atas jumlah panggilan telepon yang dapat ditangani oleh suatu carrier, nilai ini bukanlah suatu jumlah yang tetap. Kapasitas sistem bergantung pada sejumlah faktor yang berbeda.

Dengan sistem multiple access yang bagus, tidak akan terjadi antrean panjang dan macet. Secara umum, bisa saja sistem multiple access diterapkan dalam berbagai bidang kehidupan, seperti sistem pembayaran di loket PLN, teller bank, dan sebagainya. Tapi pada kenyataannya, penerapan pada bidang telekomunikasilah yang banyak memunculkan multiple access baru.

Pada sistem CDMA terdapat mekanisme handoff dimana terminal membangun ubungan stasiun utama baru sebelum memutuskan hubungan dengan stasiun utama. Saat panggilan terjadi dalam kondisi soft handoff terminal menstranmisikan sinyal suara tekodekan kedua stasiun utama secara serentak, kedua stasiun utama engirimkan sinyal demodulasinya kedalam saklar yang mengukur kualitas dua sinyal tersebut dan mengirim salah satu dari dua sinyal tersebut (yang tebaik) ke decoder suara. Proses sebaliknya terjadi dalam arah maju, saklar mengirim sinyal suara terkodekan kedua stasiun utama dan proses demodulasi sinyal terjadi pada stasiun utama.

4. Arsitekture CDMA

1. Mobile Station (MS)

Mempunyai fungsi utama untuk membentuk, memelihara hubungan (voice dan data) dengan jaringan. MS membentuk hubungan dengan meminta kanal radio dari AN. Setelah hubungan terbentuk MS bertanggung jawab untuk menjaga kanal radio tersebut dan elakukan buffer paket jika kanal radio sedang tidak tersedia. MS biasanya mendukung enkripsi dan protokol seperti Mobile IP dan Simple IP.

2. BTS ( Base Transceiver Station )

Berfungsi sebagai antar muka yang menghubungkan antara MSC dengan pelanggan dan bertanggung jawab untuk mengalokasikan daya yang digunakan oleh pelanggan. BTS terdiri dari perangkat radio yang digunakan untuk mengirim dan menerima sinyal CDM. Mengontrol aspek-aspek dalam system yang berhubungan performasi jaringan. BTS mengontrol forward power ( dialokasikan untuk traffic overhead dan soft handoff ) dan penggunaan kode Walsh.

3. BSC ( Base Station Controller )

Bertanggung jawab mengontrol semua BTS yang ada di daerah cakupannya, mengatur rute paket data dari BTS ke PDSN (Packet Data Service Node) atau sebaliknya.

4. Radio Network (RN)

Terdiri dari dua komponen yaitu Packet Control Function (PCF) dan Radio Resources Control (RRC). Fungsi utama PCF adalah untuk membentuk, memelihara dan membubarkan hubungan dengan PDSN.

PCF berkomunikasi dengan RRC untuk meminta dan mengatur kanal radio untuk menyampaikan paket dari dan ke MS. PCF juga bertanggung jawab mengumpulkan informasi akunting dan meneruskannya ke PDSN.

RRC mendukung otentikasi dan otorisasi MS untuk mendapatkan akses radio. RRC juga mendukung enkripsi air interface bagi MSMSC ( Mobile Switching Center) sering juga disebut interface antara BSC-BSC dengan PSTN dan jaringan data (ISDN ) melalui ateway MSC ( G-MSC ).

5. Packet Data Serving Node (PDSN)

PDSN melakukan bermacam-macam fungsi. Fungsi utamanya melakukan routing paket jaringan ke IP atau HA. PDSN memberikan alamat IP dinamik dan menjaga sesi Point-To-Point Protocol (PPP) ke MS. PDSN memulai otentikasi, otorisasi dan akunting ke AAA untuk sesi paket data. Sebagai balasannya PDSN menerima parameter-parameter profil pelanggan yang berisi jenis-jenis layanan dan keamanan.

5.1 Home Agent (HA)

HA berperan dalam implementasi protokol Mobile IP dengan meneruskan paketpaket ke PDSN dan

sebaliknya. HA menyediakan keamanan dengan melakukan otentikasi MS melalui pendaftaran

Mobile IP. HA juga menjaga hubungan dengan AAA untuk menerima informasi tentang pelanggan.

5.2 Authentication, Authorization and Accounting (AAA)

AAA mempunyai peran yang berbeda-beda tergantung pada tipe jaringan dimana dia terhubung. Jika AAA server terhubung ke service provider network, fungsi utamanya adalah melewatkan permintaan otentikasi dari PDSN ke Home IP network, dan engotorisasi respon dari home IP network ke PDSN. AAA juga menyimpan informasi akunting dari MS dan menyediakan profil pelanggan dan informasi QoS bagi PDSN. Jika AAA server terhubung ke home IP network, dia melakukan otentikasi dan otorisasi bagi MS berdasarkan permintaan dari AAA lokal. Jika AAA terhubung ke broker network, dia meneruskan permintaan dan respon antara service provider network dan home IP network yang tidak mempunyai hubungan bilateral.

6. MSC ( Mobile Switching Center )

Sering juga disebut interface antara BSC BSC dengan public voice ( PSTN ) dan jaringan data ( ISDN ) melalui gateway MSC ( G-MSC ).

7. HLR (Home Local Register)

Berfungsi untuk meyimpan seluruh data pelanggan misalnya IMSI, data lokasi user, hared Secret Data (SSD) semua user, dan informasi lain yang spesifik bagi tiap user Pusat autentifikasi (AuC) Pusat penyimpanan untuk Electronic Serial Number (ESN) tiap user teregistrasi.

8. Router

Berfungsi untuk merutekan paket data ke dan dari berbagai macam elemen jaringan DMA2000. Router bertanggung jawab untuk mengirim dan menerima paket jaringan internal atau sebaliknya. Untuk menjamin keamanan ketika berhubungan dengan aplikasi data kejaringan luar, maka diperlukan fire wall.

5. Implementasi

Asignals.

Misalkan sekarang kita memiliki satu set vektor yang saling ortogonal satu sama lain. Biasanya vektor ini khusus dibuat untuk kemudahan decoding - mereka adalah kolom atau baris dari matriks Walsh yang dibangun dari fungsi Walsh - tapi tegas secara matematis batasan hanya pada vektor ini adalah bahwa mereka ortogonal. Contoh fungsi ortogonal ditampilkan dalam gambar di sebelah kanan. Sekarang, bergaul dengan satu pengirim vektor dari himpunan ini, katakanlah v, yang disebut kode chip. Associate angka nol dengan vektor-v, dan satu digit dengan vektor v. Sebagai contoh, jika v = (1, -1), maka vektor biner (1, 0, 1, 1) akan sesuai dengan (1 , -1, -1,1,1, -1,1, -1). Untuk keperluan artikel ini, kita sebut dibangun ini vektor vektor yang ditransmisikan.

Setiap pengirim memiliki berbeda, vektor unik dipilih dari yang ditetapkan, tapi pembangunan vektor yang ditransmisikan identik.

FITUR CDMA

Sinyal pesan pita sempit ( narrowband ) akan digandakan dengan penyebaran sinyal pita lebar ( wideband ) atau pseudonoise code

Setiap pengguna mempunyai kode pseudonoise (PN) sendiri-sendiri.

Soft capacity limit: performansi sistem akan berubah untuk semua pengguna begitu jumlah pengguna meningkat.

Near-far problem (masalah dekat-jauh)

Interferensi terbatas: kontrol daya sangat diperlukan

Lebar bandwidth menimbulkan keaneka ragaman,sehingga meggunakan rake receiver

Akan membutuhkan semua komputer yang pernah dibuat di bumi untuk memecahkan kode dari satu setengah percakapan dalam sistem CDMA!

Sumber :

http://id.wikipedia.org/wiki/Global_System_for_Mobile_Communications

http://id.wikipedia.org/wiki/CDMA