Pengertian siste komunikasi Bergerak/Seluler

Pendahuluan

                Sistem komunikasi seluler merupakan salah satu jenis komunikasi bergerak, yaitu suatu komunikasi antara dua buah terminal dengan salah satu atau kedua terminal berpindah tempat. Dengan adanya perpindahan tempat ini, sistem komunikasi bergerak tidak menggunakan kabel sebagai medium transmisi. Sistem komunikasi seluler dapat melayani banyak pengguna pada cakupan area geografisyang cukup luas dalam frekuensi yang terbatas. Sistem ini juga menawarkan kualitas yangcukup tinggi dan tidak kalah jika dibandingkan dengan telepon tetap  (Public Switched Telephone Network atau PSTN) *barangkali lebih dikenal dengan istilah telepon rumah*.Untuk menambah kapasitas, daerah jangkauannya dibatasi dengan adanya pembagian areamenjadi sel-sel. Dengan adanya sel-sel ini, kanal radio dapat dipergunakan kembali*istilahnya re-use* oleh base station pada jarak yang berjauhan. Ketika pengguna jasa seluer  berpindah dari satu sel ke sel lain, panggilan dijaga agar tidak terinterupsi dengan menggunakan salah satu teknik  switching , yaitu handoff .

Berikut ini adalah gambaran umum sistem komunikasi seluler.

Dari gambar, dapat dilihat bahwa sistem komunikasi seluler terdiri dari komponen berikut.

1.       PSTN, tersusun atas local networks, exchange area networks, dan long-haul network .PSTN menginterkoneksikan antara telepon dengan peralatan komunikasi lain.

2.       Mobile Switching Center (MSC) atau Mobile Telephone Switching Office (MTSO).Dalam sistem komunikasi seluler, MSC berfungsi untuk menghubungkan antara telepon seluler dengan PSTN. Dalam sistem seluler analog, MSC berfungsi untuk mengatur agar sistem tetap beroperasi. Suatu MSC dapat menangani 100.000 pelanggan seluler dan 5.000 panggilan dalam waktu yang bersamaan.

3.       Base Station, sering disebut juga sebagai Base Transceiver Station(BTS) pada sistem GSM, cell site (site). Pada base station, terdapat beberapa pemancar (seringkalidisebut sebagai transmitter atau TX) dan penerima (receiver atau RX). TX dan RX akan megangani komunikasi full duplex secara serempak. Biasanya, TX dan RX di kombinasikan menjadi transceiver (TRX) yang diletakkan di dalam suatu Radio Base Station (RBS). Base station biasanya juga mempunyai menara untuk membantu proses pemancaran atau penerimaan sinyal pada antena.

1. Base transceiver station (BTS) 

                Base transceiver station (BTS) atau cell site adalah sebuah peralatan yang memfasilitasi nirkabel komunikasi antara pengguna peralatan (UE) dan jaringan. UEs are devices like mobile phones (handsets), WLL phones, computers with wireless internet connectivity,WiFi and WiMAX gadgets etc. The network can be that of any of the wireless communication technologies like GSM , CDMA , WLL , WAN , WiFi , WiMAX etc. UE adalah perangkat seperti telepon seluler (ponsel), WLL telepon, komputer dengan internet nirkabel konektivitas,WiFi dan WiMAX gadget dll Jaringan dapat bahwa dari salah satu teknologi komunikasi nirkabel seperti GSM , CDMA , WLL , WAN , WiFi , WiMAX dll .

BTS juga disebut sebagai radio base station (RBS), node B (di Jaringan 3G) atau, cukup, base station (BS). Untuk diskusi dari standar LTE yang ENB singkatan untuk Evolved node B banyak digunakan.

Meskipun istilah BTS dapat diterapkan ke salah satu standar komunikasi nirkabel, biasanya dan umumnya terkait dengan teknologi komunikasi mobile seperti GSM dan CDMA. Dalam hal ini, BTS merupakan bagian dari base station subsystem (BSS) perkembangan untuk sistem manajemen. Ini juga mungkin memiliki peralatan untuk mengenkripsi dan mendekripsi komunikasi, spektrum penyaringan alat (band pass filter), dll antena juga dapat dipertimbangkan sebagai komponen dari BTS dalam arti umum sebagai mereka memfasilitasi fungsi BTS. Biasanya BTS akan memiliki transceiver beberapa (TRXs) yang memungkinkan untuk melayani beberapa frekuensi yang berbeda dan berbagai sektor sel (dalam kasus BTS sectorised). Sebuah BTS dikendalikan oleh kontroler orangtua base station melalui fungsi base station kontrol (BCF). BCF ini dilaksanakan sebagai unit diskrit atau bahkan tergabung dalam TRX di BTS kompak. Para BCF menyediakan operasi dan pemeliharaan (O & M) koneksi dengan sistem manajemen jaringan (NMS), dan mengelola kondisi operasi dari TRX masing-masing, serta penanganan perangkat lunak dan koleksi alarm. Struktur dasar dan fungsi dari BTS tetap sama tanpa teknologi nirkabel.

BTS pada umumnya memiliki bagian berikut:

Transceiver (TRX)

·         Cukup banyak disebut sebagai penerima driver (DRX). DRX baik dalam bentuk tunggal (sTRU), ganda (dTRU) atau Unit Radio komposit ganda (DRU). Dasarnya transmisi dan penerimaan sinyal. Juga tidak mengirim dan penerimaan sinyal ke / dari entitas jaringan yang lebih tinggi (seperti controller base station di telepon selular).

Power amplifier (PA)

·         Menguatkan sinyal dari DRX untuk transmisi melalui antena; dapat diintegrasikan dengan DRX.

Combiner

·         Menggabungkan feed dari beberapa DRXs sehingga mereka dapat dikirim melalui antena tunggal. Memungkinkan pengurangan jumlah antena yang digunakan.

Duplexer

·         Untuk memisahkan mengirim dan menerima sinyal ke / dari antena. Apakah mengirim dan menerima sinyal melalui port antena yang sama (kabel ke antena).

Antena

·         Ini adalah struktur yang meletakkan di bawah BTS, bisa diinstal sebagai itu atau menyamar dalam beberapa cara (situs sel dirahasiakan).

Alarm ekstensi sistem

·         Mengumpulkan bekerja alarm status berbagai unit BTS dan meluas mereka untuk operasi dan pemeliharaan (O & M) stasiun pemantauan.

Fungsi kontrol

·         Mengontrol dan mengelola berbagai unit BTS termasuk perangkat lunak apapun. On-the-spot konfigurasi, status perubahan, upgrade software, dll dilakukan melalui fungsi kontrol.

Baseband receiver unit (BBxx)

·         Frekuensi hopping, sinyal DSP, dll

1.1 Keragaman teknik BTS selular

Untuk meningkatkan kualitas sinyal yang diterima, sering menerima dua antena yang digunakan, ditempatkan pada jarak yang sama dengan kelipatan yang tidak merata dari seperempat panjang gelombang (untuk 900 MHz panjang gelombang adalah 30 cm). Teknik ini, dikenal sebagai antena keanekaragaman atau keanekaragaman ruang, menghindari gangguan yang disebabkan oleh fading lintasan. Antena dapat spasi horizontal atau vertikal. Jarak horisontal memerlukan instalasi lebih kompleks, tapi membawa kinerja yang lebih baik.

Selain antena atau keragaman ruang, ada teknik keragaman lain seperti frekuensi / waktu keragaman, keragaman pola antena, dan keragaman polarisasi.

Memisahkan mengacu pada aliran listrik dalam area tertentu dari sel, yang dikenal sebagai sektor. Segala bidang sehingga dapat dianggap seperti satu sel baru. antena Directional mengurangi co-channel interferensi. Jika tidak sectorised, sel akan dilayani oleh antena Omnidirectional, yang memancarkan ke segala arah. Struktur khas adalah trisector, juga dikenal sebagai semanggi, di mana ada tiga sektor yang dilayani oleh antena terpisah. Setiap sektor memiliki arah yang terpisah dari pelacakan, biasanya 120 ° terhadap yang berdekatan. Orientasi lain dapat digunakan untuk menyesuaikan dengan kondisi setempat. Sel Bisectored juga dilaksanakan. Ini adalah paling sering berorientasi dengan antena melayani sektor 180 ° pemisahan satu sama lain, tapi sekali lagi, variasi lokal memang ada.

2. Base Station Controller (BSC)

                BSC mengontrol beberapa BTS. BSC menangani alokasi saluran radio, frekuensi administrasi, daya dan pengukuran sinyal dari MS, dan pergerakan dari satu BTS ke BTS yang lain (jika kedua BTS dikendalikan oleh BSC yang sama). Sebuah BSC juga berfungsi sebagai "funneler". Yakni mengurangi jumlah koneksi ke Mobile Switching Center (MSC) dan memungkinkan untuk koneksi berkapasitas tinggi ke MSC.

Sebuah BSC akan di sandingkan (Collocation) dengan BTS atau mungkin secara geografis terpisah. Bahkan mungkin disandingkan dengan Mobile Switching Center (MSC).

Interface antara BTS dan BSC dikenal sebagai Abis Interface

Base Transceiver Station (BTS) dan Base Station Controller (BSC) bersama-sama membentuk Base Station System (BSS).

3. Mobile Switching Center (MSC)

                MSC merupakan jantung dari jaringan GSM. MSC menangani panggilan routing, call setup, dan fungsi switching dasar. MSC menangani banyak BSC dan juga interface dengan MSC yang lain dan register. MSC juga menangani INER-BSC handoffs serta koordinat dengan MSC lain untuk inter-MSC handoffs.

Interface antara BSC dan MSC dikenal sebagai A Interface

4. Pengertian GSM (Global System for Mobile communication)

                Global System for Mobile communication (GSM) adalah sebuah standar global untuk komunikasi bergerak digital. GSM adalah nama dari sebuah group standarisasi yang dibentuk  di Eropa tahun 1982 untuk menciptakan sebuah standar bersama telpon bergerak selular di Eropa yang beroperasi pada daerah frekuensi 900-1800 MHz. GSM merupakan teknologi infrasturktur untuk pelayanan telepon selular digital dimana bekerja berdasarkan TDMA (Time Division Multiple Access) dan FDMA (Frequency Division Multiple Access). Jaringan Global System for Mobile Communication (GSM) adalah jaringan telekomunikasi seluler yang mempunyai arsitektur yang mengikuti standart ETSI (European Telecommunication Standard Institute) GSM 900 / GSM 1800. Arsitektur jaringan GSM tersebut terdiri atas tiga subsistem yaitu Base Station Subsystem (BSS), Network Switching Subsystem (NSS) dan Operation Subsystem (OSS)  serta perangkat yang digunakan oleh pelanggan untuk melakukan pembicaraan yang disebut Mobile System.

4.1 Frekuensi Jaringan GSM 

GSM 900-1800

·         Frekuensi ini merupakan frekuensi yang paling banyak digunakan di dunia. GSM 900 menggunakan frekuensi Uplink 890-915 MHz dan frekuensi Downlink 935-960 MHz. Dengan lebar kanal sebesar 200 KHz maka akan memiliki kanal sebanyak 124 kanal. Untuk memenuhi kebutuhan kanal yang semakin banyak, maka digunakanlah Extended GSM yaitu dengan menambah 50 kanal. Duplex spacing (jarak frekuensi antara uplink dengan downlink) sebesar 45 MHz. GSM 1800 menggunakan frekuensi uplink 1710-1785 MHz dan frekuensi downlink sebesar 1805-1880 MHz dengan duplex spacing sebesar 95 MHz.

GSM 850

·         Digunakan di USA dan Kanada. Terkadang frekuensi ini disebut dengan frekuensi 800, karena pertama kali digunakan untuk AMPS disebut frekuensi “800 MHz”. Frekuensi uplink sebesar 824-849 MHz dan frekuensi downlink sebesar 869-894 MHz dengan duplex spacing sebesar 47 MHz. GSM 850 memiliki kanal sebanyak 128-251 kanal.

GSM 1900

·         Frekuensi uplink digunakan pada 1850-1910 MHz dan frekuensi downlink pada 1930-1990 MHz dengan duplex spacing sebesar 80 MHz. GSM 1900 memiliki kanal sebanyak 512-810 kanal.

4.2 Arsitektur jaringan GSM

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

·         Mobile Station (MS)

·         Base Station Sub-system (BSS)

·         Network Sub-System (NSS)

·         Operation and Support System

4.3 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).

5. Pengertian CDMA (Code Division Multiple Access)

CDMA (Code Division Multiple Access), menggunakan teknologi spread-spectrum untuk mengedarkan sinyal informasi yang melalui bandwith yang lebar (1,25 MHz). CDMA juga merupakan 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 mengunakan sifat-sifat interferensi konstruktif dari kode-kode khusus itu untuk melakukan pemultipleksan.Teknologi ini asalnya dibuat untuk kepentingan militer, menggunakan kode digital yang unik, lebih baik daripada channel atau frekuensi RF. Saat ini teknologi CDMA sedang hangat dibicarakan, khususnya dengan masuknya PT. TELKOM dengan produk TelkomFlexi-nya. Dari aspek teknologi baik GSM maupun CDMA merupakan standar teknologi seluler digital, hanya bedanya GSM dikembangkan oleh negara-negara eropa dan bersifat ‘open source’, sedangkan CDMA dari kubu Amerika dan Jepang. Yang perlu diperhatikan bahwa teknologi GSM dan CDMA berasal dari jalur yang berbeda, sehingga perkembangan ke generasi 2,5G dan 3G berikutnya akan berbeda terus. Teknologi CDMA didesain tidak peka terhadap interfensi, dan sejumlah pelanggan dalam satu sel dapat mengakses pita spektrum frekuensi secara bersama karena mempergunakan teknik pengkodean tertentu. Ponsel CDMA ada dua jenis, tanpa kartu sehingga nomer panggilnya harus di program oleh petugas operator yang bersangkutan, dan satu lagi ponsel CDMA yang dilengkapi dengan RUIM (Removal User Identification Module) atau dalam istilah GSM dikenal dengan SIM Card.

5.1 Komponen CDMA

Dari bagan diatas dapat dianalisa bahwa :

Komponen fisik dari sistem cdma adalah:

·         User cdma mobile device. Dapat berupa mobile phone, nonmobile phone,  computer, dan dll.

·         BTS (  Base Transceiver Station ). Merupakan alat/devices yang mengatur alur komunikasi disuatu luasan tertentu.

·         Operator CDMA. Bertugas untuk mengatur lalu lintas dari alur lalu lintas data informasi

·         Satelit Dash. Fungsi sebagai penghubung antara pengiriman sinyal dari bumi ke satelit untuk suatu luasan yang sangat besar

·         Satelit. Fungsi sebagai penghubung antara daerah-daerah yang jauh yang tak terjangkau oleh BTS dan stasiun-stasiun pemancar bumi.

Komponen teknis dari alur spreading dan desperading pada sistem  CDMA:

·         Data source merupakan sinyal informasi yang akan dikirim.

·         Spreading code merupakan proses perluasan media informasi dengan mengkode suatu sinyal informasi dengan sandi tertentu pada waktu dan frekuensi yang sama.

5.2 Prinsip Kerja CDMA

                Suatu area memuat banyak sekali sel. Setiap area dikelola oleh sebuah pusat penyambungan bergerak (mobile switching centre, MSC). Sebenarnya, beberapa sel secara teknis dikendalikan oleh pengendali stasion basis (base station controller, BSC) yang tak ditampakkan pada gambar ilustrasi, barulah MSC mengelola BSC-BSC itu. Perpindahan MS ke sel lain dalam satu area MSC disebut alih-tangan (handover), dan perpindahan antar area disebut jelajah (roaming). Hubungan MS ke area lain atau jaringan lain (misalnya: PSTN, internet) dilakukan melalui MSC. Pada CDMA, pengalihan tangan (handover) disebut metode soft handoff. Dikatakan demikian karena CDMA bekerja di frekuensi yang sama maka perpindahan base station a ke b ini akan berjalan halus (soft). Proses terjadinya perpindahan base station pada CDMA ialah sewaktu mobile station berpindah, maka mobile station akan mencari base station terdekat. Sedangkan base station awal tidak akan melepaskan sinyal sampai base station tujuan dapat memberikan sinyal secara baik. Sehingga kemungkinan terjadi lose connection atau bad signal akan dapat diminimalisasi.

Dalam CDMA setiap pengguna menggunakan frekuensi yang sama dalam waktu bersamaan tetapi menggunakan sandi unik yang saling ortogonal. Sandi-sandi ini membedakan antara pengguna satu dengan pengguna yang lain. Pada jumlah pengguna yang besar, dalam bidang frekuensi yang diberikan akan ada banyak sinyal dari pengguna sehingga interferens akan meningkat. Kondisi ini akan menurunkan unjuk-kerja sistem. Ini berarti kapasitas dan kualitas sistem dibatasi oleh daya interferens yang timbul pada lebar bidang frekuensi yang digunakan. CDMA merupakan akses jamak yang menggunakan prinsip komunikasi spectrum tersebar. Isyarat bidang dasar yang hendak dikirim disebar dengan menggunakan isyarat dengan lebar bidang yang besar yang disebut sebagai isyarat penyebar (spread spectrum).

5.3 Proses Transmitting CDMA

                Setiap kanal/pengguna (user) pada CDMA menggunakan waktu dan frekuensi secara bersamaan. Untuk membedakan setiap kanal/pengguna maka digunakan kode yang unik yang juga digunakan untuk melebarkan sinyal. Kode ini disebut Pseudo Random Noise (PN Code) yang merupakan deretan data berkecepatan tinggi yang berharga polar (-1 & +1) atau non polar (0 & 1).

Operasi dari ujung ke ujung pada CDMA dapat dijelaskan sebagai berikut : pada sisi pancar, sinyal dengan bit laju rendah (misal 9,6 kbps) disebar dengan mengalikannya dengan deretan kode PN yang memiliki bit laju tinggi (misal 1,2288 Mbps). Pada prose ini terjadi penyebaran energi pada pita frekuensi yang besar. Sinyal tersebar ini kemudian dimodulasi dengan pembawa RF tertentu dan kemudian dipancarkan.

Pada sisi terima, sinyal terima didemodulasi dengan mengalikannya dengan pembawa RF yang sama. Kemudian sinyal ini di-despread  dengan mengalikannya dengan deretan kode PN yang sama seperti pada sisi kirim. Sinyal yang telah di-despread  ini kemudian dilewatkan pada detektor bit untuk memperoleh speech  digital asal.