NAMA : RIYAN HARDIANTO
KEL : A
NPM : 432007006110147
Sistem Kerja Jaringan GSM
Alokasi spektrum frekuensi untuk GSM awalnya
dilakukan pada tahun 1979. Spektrum ini terdiri atas dua buah sub-band
masing-masing sebesar 25MHz, antara 890MHz - 915MHz dan 935MHz - 960MHz. Sebuah
sub-band dialokasikan untuk frekuensi uplink dan sub-band yang lain sebagai
frekuensi downlink.
Akibat kenaikan redaman atas kenaikan
frekuensi, biasanya sub-band terendah dipakai untuk uplink, agar daya yang
ditransmisikan oleh MS (mobile system atau lebih dikenal handphone) ke BTS
(Base Transmitter Station yaitu seperti sentral telepon di PSTN/POTS, namun
memiliki fungsi lebih) tidak perlu besar. Kalau digunakan sub-band yang satu
lagi, mungkin anda perlu melakukan recharge batere handphone berulang kali
untuk mendapatkan kualitas sama dengan saat ini.
Kemudian kedua sub-band tersebut dibagi lagi
menjadi kanal-kanal, sebuah kanal pada satu sub-band memiliki pasangan dengan
sebuah kanal pada sub-band yang lain. Tiap sub-band dibagi menjadi 124 kanal,
yang kemudian masing-masing diberi nomor yang dikenal sebagai ARFCN (Absolute
Radio Frequency Channel Number). Jadi sebuah MS yang dialokasikan pada sebuah
ARFCN akan beroperasi pada satu frekuensi untuk mengirim dan satu frekuensi
untuk menerima sinyal.
Pada jaringan GSM, jarak antar pasangan dengan
ARFCN sama selalu 45MHz, dan bandwidth tiap kanal sebesar 200kHz. Kanal pada
tiap awal sub-band digunakan sebagai guard band. Silakan anda hitung, maka
spektrum GSM akan menghasilkan 124 ARFCN, masing-masing diberi nomor 1 sampai
124. Kanal sebanyak 124 inilah yang nantinya dibagi-bagi buat operator-operator
GSM yang ada di suatu negara.
Untuk mengantisipasi perkembangan jaringan di
masa mendatang, telah dilokasikan tambahan 10MHz frekuensi pada masing-masing
awal sub-band. Ini dikenal sebagai EGSM (Extended GSM). Jadi spektrum EGSM ini
880MHz - 915MHz buat uplink dan 925MHz - 960MHz buat downlink. Hal tersebut
memberi tambahan 50 ARFCN menjadi 174. Tambahan ARFCN ini diberi nomor 975 -
1023.
GSM merupakan teknologi untuk pelayanan
telepon selular digital dimana GSM bekerja berdasarkan metode multiplexing TDMA
(Time Division Multiple Accesss) dan FDMA (Frequency Division Multiple
Accesss).
TDMA (Time Division Multiple Accesss)
Pada metode TDMA tiap pengguna akan
menggunakan seluruh spectrum frekuensi tertentu yang disediakan tetapi dalam
waktu yang singkat yang disebut slot waktu (time slot). Tiap pengguna
mendapatkan sebuah slot waktu yang berulang secara periodis dan hanya diijinkan
untuk mengirim informasi pada slot waktu tersebut. Antar slot waktu diberi jeda
waktu (guard time) untuk menghindari interferens antar pengguna. Jika slot
waktu dalam frekuensi yang diberikan sedang digunakan semua, maka pengguna
berikutnya harus diberikan slot waktu dengan frekuensi yang berbeda. Cara kerja
system TDMA diilustrasikan pada gambar berikut :
Fundamental unit dari waktu pada TDMA disebut
burst period dimana besarnya 15/26 ms (0,577 ms). Delapan burst period
dikelompokkan ke dalam TDMA frame (120/26 ms atau 4,615 ms), dimana membentuk
unit dasar untuk pendefinisian dari logical channel. Satu channel adalah satu
burst periode per TDMA frame. Channel didefinisikan berdasarkan cacah dan
posisi dari burst period yang berkaitan. Semua pendefinisian ini merupakan
siklus, dan pola keseluruhan berulang kira-kira setiap 3 jam. Channel dapat
dibagi ke dalam dedicated channel, di mana dialokasikan untuk mobile station,
dan common channel, di mana digunakan oleh mobile station dalam idle mode
(keadaan diam).
FDMA (Frequency Division Multiple Accesss)
FDMA melakukan pembagian frekuensi dari
bandwidth maksimum 25Mhz ke dalam 124 gelombang karier berfrekuensi 200kHz.
Satu atau lebih dari gelombang carrier ini ditransimisikan ke tiap base
station. Setiap frekuensi dari gelombang carrier ini akan dibagi dalam waktu,
menggunakan skema TDMA.
DCS 1800
Seiring dengan evolusi GSM, diputuskan untuk
menerapkan teknologi ini pada PCN (Personal Communication Networks). Hal ini
membutuhkan perubahan pada interafce udara untuk memodifikasi frekuensi
operasinya. Frekuensi modifikasinya antara 1710MHz - 1785MHz untuk uplink dan
1805MHz - 1880MHz untuk downlink. Teknik ini menyediakan 374 ARFCN dengan
pemisahan frekuensi sebesar 95MHz antara uplink dan downlink.
Teknik PCN ini dikembangkan di Eropa,
khususnya di Inggris. Di Inggris (Raya) ARFCN ini telah dibagi-bagi antara
keempat operator jaringan yang ada di sana. Dua di antaranya, Orange dan One to
One, beroperasi pada daerah GSM 1800, sementara dua yang lainnya, Vodafone dan
Cellnet, telah dialokasikan kanal GSM 1800 pada puncak jaringan GSM 900 mereka.
ARFCN ini diberi nomor 512 - 885. Porsi pada puncak band digunakan oleh DECTs
(Digital Enhanced Cordless Telephony).
PCS 1900
PCS 1900 merupakan adaptasi GSM yang lain ke
dalam band 1900MHz. Teknik ini digunakan di Amerika Serikat di mana FCC
(Federal Communication Commission) telah membaginya menjadi 300 ARFCN dan
mengumumkan lisensi pada berbagai macam operator untuk mengimplementasikan
jaringan GSM. Pemisahan frekuensinya sebesar 80MHz, dan pembagian frekuensinya
adalah 1850MHz - 1910MHz untuk uplink dan 1930MHz - 1990MHz untuk downlink.
Teknik Modulasi dan Bandwidth
Teknik modulasi yang digunakan pada GSM adalah
GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying). Teknik ini bekerja dengan melewatkan data
yang akan dimodulasikan melalui Filter Gaussian. Filter ini menghilangkan sinyal-sinyal
harmonik dari gelombang pulsa data dan menghasilkan bentuk yang lebih bulat
pada ujung-ujungnya. Jika hasil ini diaplikasikan pada modulator fasa, hasil
yang didapat adalah bentuk envelope yang termodifikasi (ada sinyal pembawa).
Bandwidth envelope ini lebih sempit dibandingkan dengan data yang tidak
dilewatkan pada filter gaussian.
Bandwidth yang dialokasikan untuk tiap
frekuensi pembawa pada GSM adalah sebesar 200kHz. Pada kenyataannya, bandwidth
sinyal tersebut lebih besar dari 200kHz, bahkan setelah dilakukan pemfilteran
gaussian pun hal itu tetap terjadi. Akibatnya sinyal akan memasuki kanal-kanal
di sebelahnya. Jika pada satu sel (akan dijelaskan kemudian) terdapat BTS
dengan frekuensi pembawa yang sama atau bersebelahan kanal, maka akan terjadi
interferensi akibat overlapping tersebut. Begitu juga jika sel-sel yang
bersebelahan memiliki frekuensi pembawa sama atau berdekatan. Alasan inilah
yang menyebabkan mengapa dalam satu sel atau antara sel-sel yang berdekatan
tidak boleh menggunakan kanal yang sama atau berdekatan.
Pembagian Sel
Pembagian area dalam kumpulan sel-sel
merupakan prinsip penting GSM sebagai sistem telekomunikasi selular. Sel-sel
tersebut dimodelkan sebagai bentuk heksagonal. Tiap sel mengacu pada satu
frekuensi pembawa / kanal / ARFCN tertentu. Pada kenyataannya jumlah kanal yang
dialokasikan terbatas, sementara jumlah sel bisa saja berjumlah sangat banyak.
Untuk memenuhi hal ini, dilakukan teknik pengulangan frekuensi (frequency
re-use). Antara sel-sel yang berdekatan frekuensi yang digunakan tidak boleh
bersebelahan kanal atau bahkan sama.
Jelas bahwa semakin besar jumlah himpunan
kanal, semakin sedikit jumlah kanal tersedia per sel dan oleh karenanya
kapasitas sistem menurun. Namun, peningkatan jumlah himpunan kanal menyebabkan
jarak antara sel yang berdekatan kanal semakin jauh, dan ini mengurangi resiko
terjadi interferensi. Sekali lagi, desain sistem GSM memerlukan kompromi antara
kualitas dan kapasitas.
Pada kenyataannya, model satu sel dengan satu
kanal transceiver (TRx, tentunya menggunakan antena omni-directional) jarang
digunakan. Untuk lebih meningkatkan kapasitas dan kualitas, desainer melakukan
teknik sektorisasi. Prinsip dasar sektorisasi ini adalah membagi sel menjadi
beberapa bagian (biasanya 3 atau 6 bagian; dikenal dengan sektorisasi 120o atau
30o). Tiap bagian ini kemudian menjadi sebuah BTS (Base Transceiver Station).
Kebanyakan vendor memperbolehkan sampai dengan 4 TRx per BTS untuk sektorisasi
120o. Jika digunakan TDMA pada TRx, menghasilkan 8 kanal TDMA tiap TRx, Anda
bisa menghitung bahwa dalam satu sel dapat menampung trafik yang setara dengan
3 X 4 X 8 = 96 kanal TDMA atau sebesar 82,42 erlang dengan GoS 2%. (Erlang
merupakan satuan trafik dan GoS(Grade of Service) menyatakan derajat keandalan
layanan, berapa jumlah blocking yang terjadi terhadap panggilan total).
Pada prakteknya tidak semua kanal TDMA
tersebut bisa digunakan untuk kanal pembicaraan (TCH = Traffic Channel). Dalam
sebuah BTS juga diperlukan SDCCH (Stand-alone Dedicated Control Channel) yang
digunakan untuk call setup dan location updating serta BCCH (Broadcast Control
Channel) yang merupakan kanal downlink yang memberikan informasi dari BTS ke MS
mengenai jaringan, sel yang kedatangan panggilan, dan sel-sel di sekitarnya.
Bagian paling rendah dari sistem GSM adalah MS
(Mobile Station). Bagian ini berada pada tingkat pelanggan dan portable. Pada
tiap sel terdapat BTS (Base Transceiver Station). BTS ini fungsinya sebagai
stasiun penghubung dengan MS. Jadi, merupakan sistem yang langsung berhubungan
dengan handphone Anda.
BTS pada dasarnya hanya merupakan
"pesuruh" saja. Otak yang mengatur lalu-lintas trafik di BTS adalah
BSC (Base Station Controller). Location Updating, penentuan BTS dan proses
handover pada percakapan ditentukan oleh BSC ini. Beberapa BTS pada satu region
diatur oleh sebuah BSC.
BSC-BSC ini dihubungkan dengan MSC (Mobile
Switching Center). MSC merupakan pusat penyambungan yang mengatur jalur
hubungan antar BSC maupun antara BSC dan jenis layanan telekomunikasi lain
(PSTN, operator GSM lain, AMPS, dll).Saat ini teknik switching terus
berkembang, dan begitu pula pada layanan GSM. Beberapa operator GSM di
Indonesia telah menerapkan Intelegent Network lanjutan dalam teknik
switchingnya.
Sistem Kerja Jaringan CDMA
Berbeda dengan teknologi GSM, teknologi CDMA
tidak menggunakan satuan waktu, melainkan menggunakan sistem kode (coding).
Prinsip ini sesuai dengan singkatan CDMA itu sendiri, yaitu Code Division
Multiple Access. Jadi, sistem CDMA
menggunakan kode-kode tertentu yang unik untuk mengatur setiap panggilan yang
berlangsung. Kode yang unik ini juga akan mengeliminir kemungkinan terjadinya
komunikasi silang atau bocor.
Seperti sudah dibahas di awal, CDMA tidak
menggunakan satuan waktu seperti layaknya GSM/TDMA. ini menjadikan CDMA
memiliki kapasitas jaringan yang lebih besar dibandingkan dengan jaringan GSM.
Namun, hal ini tidak berarti jaringan CDMA akan lebih baik daripada jaringan GSM
karena tetap ada batasan-batasan tertentu untuk kapasitas jaringan yang
dimiliki oleh CDMA.
Seperti jaringan GSM, analogi yang sederhana
untuk memudahkan Anda memahami prinsip kerja jaringan CDMA. Analoginya seperti
ini: jika jaringan GSM diumpamakan sebagai armada taksi, maka jaringan CDMA
bisa diumpamakan sebagai sebuah bus. Sebuah bus (diumpamakan sebagai frekuensi)
bisa menangani banyak penumpang bus (pengguna yang melakukan panggilan). Hal
ini dimungkinkan karena setiap penumpang menggunakan kode tertentu yang unik.
Hal ini juga yang memungkinkan tidak terjadinya komunikasi silang atau bocor.
Setiap penumpang bisa berbicara dan menentukan tujuannya tanpa takut terganggu
ataupun mengganggu penumpang lain. Bus ini juga tidak akan dimonopoli oleh satu
orang saja, sehingga setiap orang bisa menggunakan bus tersebut untuk
mengantarkan mereka ke tempat tujuannya masing-masing.
Namun, seperti layaknya sebuah bus, jika sudah
terlalu banyak penumpang maka jalannya semakin berat dan kenyamanan penumpang
akan terganggu (isi dalam bus akan semakin sesak). Hal yang sama juga terjadi
di jaringan CDMA yaitu jika jaringan sudah terlalu penuh, maka yang terjadi
adalah penyusutan coverage area (ruang lingkup atau jangkauan) dan jaringan
CDMA itu sendiri. Jika diumpamakan, semakin sesak isi bus maka ruang gerak
setiap penumpang juga akan menyempit. Tidak jarang pula kualitas suara menjadi
korban dan penuhnya jaringan CDMA.
Kesimpulan:
Tidak ada gading yang tidak retak
Sistem telepon selular berbasis digital, baik
itu GSM maupun CDMA memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Untuk
area yang lebih padat penggunaannya, teknologi CDMA tampaknya lebih unggul
untuk melayani banyak sambungan secara bersamaan. Hal ini disebabkan oleh
karakteristik dan janingan CDMA itu sendiri. Dengan menggunakan jaringan CDMA,
sebuah daerah yang padat penggunaannya akan memiliki kemungkinan koneksi yang
lebih tinggi, walaupun bisa jadi terjadi penurunan coverage area dan kualitas
suara jika beban jaringan terlalu tinggi. Teknologi GSM pada intinya lebih
sesuai untuk daerah yang tidak terlalu padat, namun sangat membutuhkan coverage
area yang konstan. Selain itu, area perkotaan sekarang memiliki banyak gedung
bertingkat. Karakter geografis seperti ini sangat berpotensi memperlemah sinyal
sehingga coverage area semakin kecil.