Arsitektur GSM
JM Zacharias [2005]

            update version: 1/011105

 

 

Karakteristiknya yang  open standard interface (memungkinkan  vendor-vendor untuk  ikut  mengembangkan  instrumennya pada sisi  jaringan network), jangkauan luas  (roaming access), interoperabilitas serta kemudahan penggunaan  SIM card pada handset  yang  berbeda tanpa  mengurangi fungsi  konektivitasnya ini  merupakan beberapa  faktor yang menyebabkan perkembangan jaringan GSM (Global System for Mobile Communication)  sedemikian pesat pada kurun waktu  beberapa  tahun terakhir.

 

Pada artikel ini, arsitektur jaringan GSM  serta operasionalnya akan dipaparkan lebih lanjut dalam format yang mudah dicerna serta diharapkan dapat memperkaya khasanah pengetahuan pembaca.

 

 

Gambar    1. Layout generic dari jaringan  GSM menurut John’s Scourias

 

 

Arsitektur jaringan GSM (gambar 1) terdiri dari  3 komponen utama yakni:

  1. Mobile Station
  2. Base Station Subsytem (BSS)
  3. Network Subsytem (NSS)

 

Entitas Mobile Station  terdiri  dari Mobile Equipement (ME) yakni perangkat  keras  & perangkat lunak untuk transmisi  radio yang dikenal dengan istilah telepon seluler (ponsel) dan Subcriber Identification Module (SIM).

 

Mobile equipment (ME) secara unik diidentifikasikan dalam format International Mobile Equipment Identity (IMEI). SIM card berisi International Mobile Subscriber Identity (IMSI) yang digunakan untuk indentifikasi pelanggan ke sistem, kunci rahasia (untuk autentifikasi) serta menyimpan informasi lainya seperti phone book atau  pesan sms. SIM card dapat  diproteksi dari penggunaan  yang tidak terotorisasi dengan password atau personal identity number (PIN).

 

Base Station Subsytem (BSS) terdiri dari Base Tranciever System (BTS) dan Base Station Controler (BSC). Base Station Controllers (BSC) mengontrol dan  mengatur beberapa BTS. BSC bertanggung  jawab  untuk  memelihara koneksi (hubungan radio) saat  panggilan  dan kepadatan lalulintas  panggilan pada areanya dan  meneruskannya  ke  Network Subsystem. BSC  juga  menangani setup radio-channel, frequency hopping, serta proses handover. BTS merupakan   alat tranceivers radio (transmitter receiver radio)  pada suatu area didefiniskan sebagai sebuah cell dan menangani protokol radio-link dengan Mobile Station lewat Um interface yang juga dikenal dengan air interface (radio link).

 

Network Subsystem terdiri dari Mobile Switvhing Centres (MSC) dan  beberapa database yang terhubung dengannya seperi Home Location Register (HLR), Visitor Location Register (VLR), Authentication Center (AuC) serta Equipment Identity Register (EIR). Mobile Switching Centers (MSC) berfungsi  untuk switching suatu panggilan telepon dari  jaringan internal atau dari jaringan lain (eksternal), call routing untuk pelanggan yang melakukan roaming (roaming subscriber), menyimpan informasi billing

serta data base lain yang berisi  informasi subscriber ID (IMSI), nomor ponsel pelanggan, beberapa layanan atau larangan  yang berkaitan dengan  pelanggan, autentifikasi serta  informasi lokasi pelanggan.

 

HLR dan VLR bersama dengan MSC mernyediakan call-routing dan fungsi roaming dari GSM. HLR berisi semua informasi administrasi dari setiap pelanggan  yang tersambung  pada jaringan GSM. VLR berisi informasi administrasi teripilih dari HLR, yang penting untuk control panggilan (call control) dan provisi dari layanan pelanggan, dan control posisi setiap ponsel  pada area geografis.

 

Equipment Identity Register (EIR) merupakan  database yang berisi suatu  daftar valid mobile equipment pada jaringan. Setiap mobile station diidentifikasikan  dengan International Mobile Equipment Identity (IMEI). Pada kasus khusus sebuah  IMEI ditandai/didaftarkan  invalid bila ponsel dilaporkan dicuri/dirampas dari pemiliknya.

 

Authentication Center (AuC) merupakan database proteksi yang  menyimpan salinan dari  kunci rahasia (secret key) yang terdapat pada setiap  SIM card pelanggan. Proteksi  ini  digunakan  untuk autentifikasi dan enkripsi pada channel radio.

 

Entitas Operations and Maintenance Center (OMC) tidak  terlihat pada gambar 1 namun  perannya cukup vital yakni memonitor operasionalnya  jaringan dalam sistem serta melakukan fungsi konfigurasi remote.

 

 

 

 

 

Gambar 2. Arsitektur GSM [sumber www.mobilecomms-technology.com]

 

Setiap ponsel  berkomunikasi  dengan  BTS  terdekat yang  menyediakan sejumlah  channel  yang  dedicated  disediakan  untuk melayani beberapa ponsel pada saat yang bersamaan sekaligus (multiplexing). Setiap  transmisi  suara oleh suatu  ponsel  dilakukan  melalui single  dedicated channel.

 

Saat pelanggan  mengaktifkan ponselnya, pada waktu yang  bersamaan  pesan  dikirimkan  pada database  pada Network Subsystem melalui  BTS, BSC dan MSC. Informasi pada  SIM card  yang dikirim untuk dilakukan proses autehtifikasi pada sisi Network Subsystem oleh AuC database dan bila telah mendapatkan otorisasi MSC akan mengirimkan    akses  ijin  pada mobile station yang diikuti kode-kode jaringan pada layer LCD pada ponsel. Pesan lain yang juga dikirimkan berisi  informasi  dimana pelangan berada (proses  Location Update). Proses ini akan diupdate  dalam interval  waktu yang telah ditentukan atau juga dipicu saat  pelanggan  meninggalkan  cell (area yang  dicover suatu  BTS yang direpresentasikan dengan bentuk heksagon)  dan memasuki  cell  yang lain (setelah proses handover).

 

Saat melakukan panggilan keluar, VLR akan  melakukan pemeriksaan  apakah diizinkan untuk melakukan panggilan seperti panggilan international dan lain sebagainya.

 

Saat  ada  penelpon  lain (misal dari fixed phone-PSTN) ingin menghubungi  seorang pelanggan ponsel. Langkah yang  dilakukan adalah  melakukan  dial  nomor ponsel yang dituju. Panggilan dari PSTN akan masuk ke Gateway MSC (GMSC) yang merupakan pintu gerbang antara jaringan GSM dengan jaringan  lainnya. MSC menanyakan  database dimana lokasi  pelangan yang akan  dipanggil. Setelah melakukan  Location Update, informasi  keberadaan pelanggan yang  akan dihubungi dikirimkan ke  MSC. MSC kemudian melakukan forward call ke  BSC dan  selanjutnya  BTS dimana  pelanggan  yang dituju  berada pada cell  yang dicover BTS. Ponsel  pelanggan  yang dihubungi akan mulai  berdering sampai koneksi terjadi  saat panggilan  tersebut  diterima oleh pihak  yang dituju.

 

Khusus pada jaringan GPRS (2.5 G) terdapat 2 entitas pada jeringan packet swicthingnya yakni Serving GPRS Support Node (SGSN) dan Gateway GPRS Suport Node (GGSN) pada gambar 2  dan gambar 3.

SGSN berfungsi  mengatur semua trafik data  pada jaringan GPRS serta  fungsi lainya  yang berkaitan dengan autentifikasi pelangan, penyimpan informasi tarif (charging information) serta enkripsi koneksi  data dengan ponsel.

GGSN  adalah gateway antara jaringan GPRS dengan jaringan eksternal (internet). 

 

Gambar 3.  Arsitektur infrastruktur jaringan 2.5 G

[Sumber: The Journal of  The Communication Network ]

 

Pada Gambar 3 pada jaringan GPRS (2.5 G) entitas BSS dapat  diklasifikasi merupakan Radio Access Network (RAN) dan entitas Network Subsytem juga dapat juga diklasifikasi merupakan Core Network (terdiri dari  oleh Circuit-Switched Domain dan Packet-Switched Domain).

Pada perkembangan GSM (2G) ini akan  ditandainya  dengan teknologi GSM  yang enhanced mulai dari GPRS (2.5G, gambar 3), EDGE (2.75G, gambar 4) dan 3G (gambar 5). Perkembangan teknologi  wireless dapat dilihat   pada matrik berdasarkan  karakteritik mobilitas/range dan kecepatan akses (data ratenya) pada gambar 6 .

 

 

Gambar 4.  Arsitektur infrastruktur jaringan EDGE (2.75G)

[sumber www.mobilecomms-technology.com]

 

 

 

Gambar 5.  Arsitektur infrastruktur jaringan 3G [sumber: Basak- Gupta]

 

 

 

 

 

Gambar 6. Aneka teknologi wireless [sumber: UMTS-forum]

 

 

Beberapa  artikel  lainnya yang mungkin dapat menambah wawasan dapat dilihta  pada  www.jmzacharias.com/porto.htm

 

 

Daftar Pustaka

 

1.      [Scourias 1999] Scourias, John, “ Overview of the Global System for Mobile Communications”, http://ccnga.uwaterloo.ca/~jscouria/GSM/gsmreport.html

  1. [Mulyanta 2003] Mulyanta, Edi,  “Kupas Tuntas Telepon Selular”, Penerbit Andi,  Yogyakarta, 2003
  2. [UMTS Forum 2005] White paper from UMTS Forum, “3G/UMTSTowards mobile broadband and personal Internet”,   http://www.umts-forum.org/servlet/dycon/ztumts/umts/Live/en/umts/MultiMedia_PDFs_Papers_Towards-Mobile-Broadband-Oct05.pdf , October 2005
  3. [MiHa 2002], The Journal of  The Communication Network Volume I Part I, “A Wireless Architecture for a Multimedia World”, http://www.gsmworld.com/news/media_2002/short.pdf  , April-june 2002