ARSITEKTUR JARINGAN GSM

Arsitektur jaringan GSM 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 lalu lintas 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.

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).

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), EDGE (2.75G) dan 3G . Perkembangan teknologi wireless dapat dilihat pada matrik berdasarkan karakteritik mobilitas/range dan kecepatan akses (data ratenya)

3.1. Elemen jaringan dari GSM Phase ½
GSM phase ½ PLMN berisi dari 3 subsistem; base station subsystem (BSS), network dan switching subsystem (NSS), dan operations support system (OSS). BSS berisi dengan beberapa unit fungsional; base station controller (BSC), base transcevier station (BTS) dan transcoder and rate adapter unit (TRAU). NSS berisi beberapa unit fungsional; MSC, VLR, HLR, EIR, dan AC. MSC berfungsi menyediakan seoerti switching, signaling, paging, dan inter-MSC handover. OSS berisi operation dan maintenance centers (OMSs), yang digunakan untuk remote dan tugas centralized operation, administration, dan maintenance (OAM).

3.2. Elemen jaringan dari GSM Phase 2+

3.2.1. GPRS
Yang terpenting dari bagian evolusioner GSM menuju UMTS adalah GPRS. GPRS memperkenalkan PS kedalam GSM CN dan mengijinkan akses langsung ke packet data networks (PDNs). Transmisi PS ini memungkinkan untuk rate data tinggi dengan baik diluar batas 64 kbps dari ISDN melalui GSM CN, transmisi data rate untuk UMTS diperlukan sampai 2 Mbps. GPRS akan siapkan dan menoptimalisasi CN untuk data rate yang tinggi pada transmisi PS, seperti halnya UMTS dengan UTRAN pada RAN. Seperti itu juga, GPRS adalah suatu persyaratan untuk pengenalan UMTS.
Dua unit fungsional ini meluas dari arsitektur GSM NSS untuk layanan GPRS PS; GGSN dan SGSN, GGSN mempunyai fungsi membandingkan pada gateway MSC (GMSC). SGSN berada pada level hirarki yang sama sebagai visited MSC (VMSC)/VLR dan melaksanakan fungsi yang dapat diperbandingkan seperti routing dan mobility management.
3.2.2. CAMEL
CAMEL memungkinkan akses di seluruh dunia pada operator yang memakai aplikasi IN seperti prepaid, call screening, dan supervision. CAMEL adalah peningkatan utama GSM tahap 2+ untuk pengenalan konsep UMTS virtual home environment (VHE). VHE adalah suatu platform dari definisi layanan fleksibel (koleksi dari jasa kreasi tool) itu memungkinkan operator untuk memodifikasi atau penigkatan layanan yang sudah ada ada atau membuat layanan baru. Lagipula, VHE memungkinkan akses diseluruh dunia ke layanan spesifik operator ini dalam setiap GSM dan UMTS PLMN dan memperkenalkan layanan location-based (oleh interaksi dengan GSM/UMTS mobility management). A CSE dan suatu protokol baru dari common control signaling system 7 (SS7) (CCS7), CAMEL application part (CAP), dipergunakan pada CN untuk memperkenalkan CAMEL.
Secara umum General Packet Radio Service atau GPRS adalah suatu teknologi yang mungkinkan pengiriman dan penerimaan data lebih cepat jika dibandingkan dengan penggunaan teknologi Circuit Switch Data atau CSD. Jaringan GPRS merupakan jaringan terpisah dari jaringan GSM dan saat ini hanya digunakan untuk aplikasi data. Komponen-komponen utama jaringan GPRS adalah :
GGSN: gerbang penghubung jaringan GSM ke jaringan internet. SGSN: gerbang penghubung jaringan BSS/BTS ke jaringan GPRS. PCU: komponen di level BSS yang menghubungkan terminal ke jaringan GPRSSecara teori kecepatan pengiriman data GPRS dapat mencapai 115 kb/s. Namun dalam implementasinya sangat tergantung dari berbagai hal seperti :1. Konfigurasi dan Alokasi time slot di level Radio/BTS2. Teknologi software yang digunakan 3. Dukungan ponsel
Ini menjelaskan mengapa pada saat-saat tertentu, di lokasi tertentu akses GPRS terasa lambat, dan bahkan bisa lebih lambat dari akses CSD yang memiliki kecepatan 9,6 kb/s

ARSITEKTUR JARINGAN CDMA

Skema struktur jaringan CDMA2000 1x secara umum terdiri dari :
User terminal, terdiri dari komponen-komponen sebagai berikut :
Fixed terminal berfungsi untuk membentuk, memelihara, dan memutuskan hubungan dengan Radio Network melalui antarmuka radio-packet.

Portable / handheld berfungsi untuk mengumpulkan data autentifikasi, autorisasi dan akunting yang diperlukan oleh AAA.
Radio Access Network (RAN), terdiri dari beberapa komponen berikut :
Base Transceiver Station (BTS):
BTS bertanggung jawab untuk mengalokasikan daya digunakan oleh pelanggan serta berfungsi sebagai antarmuka yang menghubungkan jaringan CDMA2000 1x dengan perangkat pelanggan. BTS terdiri dari perangkat radio yang digunakan untuk mengirimkan dan menerima sinyal CDMA.

Base Station Controller (BSC)
BSC bertanggung jawab untuk mengontrol semua BTS yang berada di dalam daerah cakupannya serta mengatur rute paket data dari BTS ke PDSN atau sebaliknya serta trafik dari BTS ke MSC atau sebaliknya.
Packet Data Serving network (PDSN)
Merupakan komponen baru yang terdapat dalam sistem seluler berbasis CDMA2000 1x yang bertujuan untuk mendukung layanan paket data. Fungsi PDSN antara lain untuk membentuk, memelihara dan memutuskan sesi Point-to-Point Protocol (PPP) dengan pelanggan.
Circuit Core Network (CCN), terdiri dari beberapa komponen berikut :

Mobile Switching Center (MSC)
MSC diletakkan di pusat jaringan mobile communication dan juga bekerja dengan jaringan lain seperti PSTN, PLMN, dll.
Home Location Register (HLR)
HLR merupakan tempat yang berisi informasi pelanggan yang digabungkan dengan pengantar layanan paket data. Layanan informasi dari HLR diambil dalam Visitor Location Register (VLR) pada jaringan switch selama proses registrasi berhasil.
Visitor Location Register (VLR)
VLR secara temporari menyimpan dan mengontrol semua informasi dari Mobile Station (MS) yang berada pada area kontrol. Ketika pelanggan melakukan panggilan maka VLR mentransmit semua informasi yang berhubungan dari MSC.
SMSC (Short Message Service Center) bertanggung jawab dalam penyampaian, penyimpanan dan pengajuan suatu pesan singkat.
ISMSC (Intelligent Short Message Service) merupakan gateway untuk menyelenggarakan interworking dengan jaringan PSTN dan GSM.
Packet Core Network (PCN), terdiri dari beberapa komponen berikut :
Router berfungsi untuk merutekan paket data dari dan ke berbagai elemen jaringan yang terdapat pada jaringan CDMA2000 1x serta bertanggung jawab untuk mengirimkan dan menerima paket data dari jaringan internal ke jaringan eksternal atau sebaliknya.
Fire Wall berfungsi untuk mengamankan jaringan terhadap akses dari luar.
Authentication, Authorization and Accounting (AAA)
AAA menyediakan fungsi untuk authentication bertalian denagn PPP dan hubungan mobile IP, melakukan autorisasi yaitu layanan profil dan kunci keamanan distribusi dan manajemen dan accounting untuk jaringan paket data dengan menggunakan protokol Remote Access Dial in User Service (RADIUS) AAA server juga digunakan oleh PDSN untuk berhubungan dengan jaringan suara dari HLR dan VLR.

Arsitektur Jaringan Generasi Ketiga (3G)

Arsitektur Jaringan
Jaringan arsitektur UMTS digambarkan menggunakan air interface WCDMA dan merupakan evolusi atau perkembangan dari jaringan inti GSM, terdiri atas 3 daerah yang saling berinteraksi, yaitu Core Network (CN), UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN), dan User Equipment (UE) atau Mobile Station (MS).

Core Network dibagi dalam daerah Circuit Switched dan Packet Switched. Beberapa elemen dari Circuit Switched adalah Mobile services Switching Centre (MSC) merupakan interface yang menangani MS untuk menangani circuit switched data, Gateway MSC (GMSC) merupakan gerbang penghubung antara UMTS dan jaringan luar circuit switched seperti PSTN, Visitor Location Register (VLR), dan Gateway MSC. Elemen Packet Switched adalah Serving GPRS Support Node (SGSN) merupakan interface yang berfungsi sama dengan MSC tetapi digunakan untuk layanan packet switched dan Gateway GPRS Support Node (GGSN) merupakan gerbang yang menghubungkan UMTS menuju jaringan packet switched. Beberapa elemen jaringan yang lain seperti HLR dan AUC digunakan bersama oleh kedua daerah tersebut. Arsitektur CN dapat berubah ketika terdapat layanan atau fitur yang baru. Transfer data di dalam jaringan inti didukung oleh GGSN (gateway GPRS support node) dan SGSN (serving GPRS support node). Pada dasarnya, GGSN adalah sebuah fitur pengaturan mobilitas tambahan, dan menghubungkan dengan berbagai macam elemen jaringan melalui standart interface. Pada jaringan ini GGSN merupakan interface fisik yang terhubung ke jaringan packet data external (misalnya Internet). SGSN menangani pengiriman packet dari dan ke terminal-terminal mobile. Masing-masing SGSN memungkinkan untuk mengirimkan packet ke terminal di dalam service area. GGSN dan SGSN dapat mengirim data dengan kecepatan hingga 2 Mbps.
UTRAN terdiri dari satu atau lebih Radio Network System (RNS), dimana RNS tersebut terdiri darisebuah pengendali jaringan radio yang disebut dengan Radio Network Controller (RNC), beberapa node B (UMTS Base Station) dan User Equipment. UTRAN terhubung pada bagian Core Network (CN) melalui Interface Iu dan menggunakan Interface Iub untuk mengontrol node B. Sedangkan Interface Iur yang menhubungkan antar RNC berfungsi untuk mengatur terjadinya soft handover diantara RNC tersebut.RNC berfungsi untuk mengendalikan sumber-sumber radio dari beberapa node B, fungsinya serupa dengan BSC di GSM. RNC juga berperan penting untuk mengontrol radio resources UTRAN, seperti power control (PC) atau handover control (HC), dimana sebagiandiantaranya terdapat pada bagian RNC. BS di UMTS disebut dengan node B. Node B pada jaringan ini sama seperti pada GSM Base Station (BS/BS), merupakan unit untuk sistem pengiriman dan penerimaan radio dari sel. Node B menunjukkan proses dari air interface yang digunakan (WCDMA), meliputi channel coding, interleaving, rate adaptation, dan spreading. Node B juga memungkinkan terjadinya softer handovers dan power control.Ikatan antara RNC dan node B disebut dengan Radio Network Subsystem (RNS), yang memiliki interface Iub. Tidak seperti ekuivalennya, yakni interface Abis dalam GSM, interface Iub memiliki standar yang terbuka sehingga dimungkinkan masing-masing node B dan RNC dibuat oleh pabrik yang berbeda. Jika dalam GSM tidak ada hubungan antar BSC, dalam UMTS yang disebut dengan UTRAN justru sebaliknya. RNC satu dihubung dengan RNC lainnya melalui interface Iur. UTRAN dihubungkan ke jaringan inti melalui interface Iu.
User Equipment (UE) mempunyai prinsip yang sama seperti pada GSM Mobile Station (MS), memiliki modul identitas user, yang serupa dengan SIM pada GSM. UE terdiri dari dua bagian, yaitu Mobile Equipment (ME) dan UMTS Subscriber Identity Module (USIM) yang dihubungkan oleh interface Cu. ME adalah perangkat untuk pengiriman radio, sedangkan USIM merupakan sebuah kartu yang memuat identitas user dan informasi pribadi. Interface UE dengan jaringannya disebut interface Uu, yang merupakan air interface WCDM
Arsitektur dan Teknologi SMS

SMS atau Short Message Service pada awal diciptakan adalah bagian dari layanan pada sistem GSM. SMS semula hanyalah merupakan layanan yang bersifat komplementer terhadap dua layanan utama sistem GSM (atau sistem 2G pada umumnya) yaitu layanan voice dan switched data. Namun karena keberhasilan SMS yang tidak terduga, dengan ledakan pelanggan yang mempergunakannya, menjadikan SMS sebagai bagian integral dari layanan sistem.

Dalam forum studi dan diskusi dan pembicaraan mengenai standar 3G, SMS (atau disebut layanan messaging) tetap disebut sebagai layanan penting yang diperlukan dan menjadi bagian dari standar 3G. Dalam standar 3G – IMT 2000, tersebutt 4 layanan utama 3G, yaitu:

a. Voice
Layanan voice tetap merupakan layanan utama 3G, yang diharapkan akan menyamai kualitas layanan voice pada jaringan PSTN.
b. Messaging
Layanan messaging SMS pada 3G akan dikembangkan menjadi EMS (Enhanced Messaging Service) yang mampu e-mail attachment serta merupakan bagian dari layanan Unified Messaging, dan kemudian MMS (Multimedia Messaging Service) yang merupakan messaging dengan kemampuan image attachment.
c. Packet Data
Teknologi switched data pada 2G akan ditinggalkan dan diganti menjadi teknologi paket data yang lebih cepat dan efisien. Teknologi paket data ini menjadi dipercaya menjadi teknologi yang akan menjadi pembuka perkembangan internet bergerak (mobile internet).
d. Streaming Multimedia
Seiring dengan diperkenalkannya standar 3G mengenai teknologi paket data dan peningkatan efisiensi jaringan, maka kecepatan data (data rate) pada jaringan wireless dapat mencapai 2 Mbps yang akan memungkinkan streaming data multimedia yang akan menjadi bagian dari layanan videoconferencing/ videophones dan telepresence.

Sebagai bagian dari sistem GSM, SMS adalah layanan yang sebenarnya merupakan bearer sevice atau packet pengirim dari data GSM. Bearer service ini bekerja pada layer fisik yang merupakan layer terbawah dari protokol aplikasi data GSM. Arsitektur sistem GSM sendiri adalah seperti tergambar dalam gambar 2.

SMS merupakan layanan messaging yang pada umumnya terdapat pada setiap sistem jaringan wireless digital. SMS adalah layanan untuk mengirim dan menerima pesan tertulis (teks) dari maupun kepada perangkat bergerak (mobile device). Pesan teks yang dimaksud tersusun dari huruf, angka, atau karakter alfanumerik. Pesan teks dikemas dalam satu paket/ frame yang berkapasitas maksimal 160 byte yang dapat direpresentasikan berupa160 karakter huruf latin atau 70 karakter alfabet non-latin seperti alfabet Arab atau Cina.

SMS adalah data tipe asynchoronous message yang pengiriman datanya dilakukan dengan mekanisme protokol store and forward Hal ini berarti bahwa pengirim dan penerima SMS tidak perlu berada dalam status berhubungan (connected/ online) satu sama lain ketika akan saling bertukar pesan SMS. Pengiriman pesan SMS secara store and forward berarti pengirim pesan SMS menuliskan pesan dan nomor telepon tujuan dan kemudian mengirimkannya (store) ke server SMS (SMS-Center) yang kemudian bertanggung jawab untuk mengirimkan pesan tersebut (forward) ke nomor telepon tujuan. Hal ini mirip dengan mekanisme store and forward pada protokol SMTP yang digunakan dalam pengiriman e-mail internet. Keuntungan mekanisme store and forward pada SMS adalah, penerima tidak perlu dalam status online ketika ada pengirim yang bermaksud mengirimkan pesan kepadanya, karena pesan akan dikirim oleh pengirim ke SMSC yang kemudian dapat menunggu untuk meneruskan pesan tersebut ke penerima ketika ia siap dan dalam status online di lain waktu. Ketika pesan SMS telah terkirim dan diterima oleh SMSC, pengirim akan menerima pesan singkat (konfirmasi) bahwa pesan telah terkirim (message sent). Hal-hal  inilah yang menjadi kelebihan SMS dan populer sebagai layanan praktis dari sistem telekomunikasi bergerak.

Keterbatasan SMS adalah pada ukuran pesan yang dapat dikirimkan, yaitu maksimal sebesar 160 byte. Keterbatasan ini disebabkan karena mekanisme transmisi SMS itu sendiri. SMS pada awalnya adalah layanan yang ditambahkan pada sistem GSM yang digunakan untuk mengirimkan data mengenai konfigurasi dari handset pelanggan GSM. SMS dikirmkan menggunakan signalling frame pada kanal frekuensi atau time slot frame GSM yang biasanya digunakan untuk mengirimkan pesan untuk kontrol dan sinyal setup panggilan telepon, seperti pesan singkat tentang kesibukan jaringan atau pesan CLI (Caller Line indentification).  Frame ini bersifat khusus dan ada pada setiap panggilan telepon serta tidak dapat digunakan untuk membawa voice atau data dari pelanggan. Ukuran frame pada sistem GSM sendiri adalah sebesar 1250 bit (kurang lebih sama dengan 160 byte) (gambar 4). Karena hanya menggunakan satu frame inilah pengiriman pesan SMS menjadi sangat murah, karena beban biaya hanya dihitung dari penggunaan satu frame melalui kanal rekuensi. Pengiriman SMS menggunakan frame pada kanal frekuensi adalah berarti SMS dikirim oleh pengirim ke nomor telepon tertentu yang bertindak sebagai SMSC (SMS-Center) dan kemudian SMSC bertugas untuk meneruskannya ke penerima. Pengiriman SMS berlangsung cepat karena, SMSC selain terhubung ke LAN aplikasi juga terhubung ke MSC (Mobile Switching Network) melalui SS7 (Signaling System 7) yang merupakan jaringan khusus untuk menangkap frame kontrol dan sinyal. Mekanisme pengiriman pesan singkat SMS yang serupa juga ditemukan dalam sistem jaringan lain seperti TDMA, PDC, dan cdmaOne. Beda antara sistem jaringan satu dengan yang lainnya adalah ukuran dari pesan SMS itu sendiri yang bergantung pada ukuran frame yang digunakan pada masing-masing sistem. Pada sistem TDMA dan PDC ukuran pesan SMS sama dengan sistem GSM, yaitu 160 byte, dan pada cdma-One ukuran pesan SMS sebesar 256 byte.

Pada akhirnya SMS menjadi layanan messaging yang populer dan digemari oleh pelanggan telepon seluler. Layanan SMS dapat diintegrasikan dengan layanan GSM yang lain seperti voice, data, dan fax, dan karena itu pesan SMS selain digunakan untuk pengiriman pesan person to person juga digunakan untuk notifikasi voice dan fax mail yang datang kepada pelanggan. Selain itu SMS juga berharga murah, bersifat simpel dan personal, serta dalam pengoperasiannya tidak terlalu mengganggu kesibukan pemakainya, karena mereka dapat mengirim atau menerima pesan pada waktu yang mereka kehendaki.

 

Arsitektur Jaringan UMTS

1. UmumUniversal Mobile Telecommunication System (UMTS) saat ini dipandang sebagai sebuah sistem impian yang menggantikan Global System for Mobile Communication (GSM). UMTS merupakan salah satau evolusi generasi ketiga (3G) dari jaringan mobile. UMTS juga memperlihatkan permintaan yang makin berkembang dari aplikasi mobile dan aplikasi internet untuk kapasitas baru sehinga dunia komunikasi mobile makin ramai. Transmisi peningkatan jaringannya mencapai kecepatan sampai 2 Mbps per pemakai mobile dan menetapkan suatu standard penjelajahan yang global.

UMTS disebut juga sebagai Wideband – Code Division Multiple Access (W-CDMA). Sistem ini mengijinkan banyak aplikasi yang lain untuk diperkenalkan ke pelosok di seluruh dunia kepada para pemakai mobile dan menyediakan suatu link yang penting di masa kini antara sistem GSM dan standar terakhir dari worldwide tunggal untuk seluruh telekomunikasi mobile, International Mobile Telecommunications-2000 (IMT-2000).

2. IMT-2000

Karakteristik utama dari sistem 3G yang kita kenal sebagai IMT-2000, adalah satu keluarga yang mempunya standar campatible dan memiliki karakteristik sebagai berikut :

  • Digunakan diseluruh dunia
  • Digunakan untuk seluruh aplikasi mobile
  • Support terhadap transmisi data dari packed-switched dan circuit switched
  • Menawarkan rate data tinggi sampai 2 Mbps
  • Menawarkan efesiansi spectrum yang tinggi

IMT-2000 adalah satu set persyaratan yang dikeluarkan oleh International Telecommunications Union (ITU). IMT mewakili Intenational Mobile Telecommunications, dan 2000 menggambarkan dari tahun yang dijadwalkan untuk sistem percobaan awal dan cakupan frekwensi dari 2000 MHZ (WARC’92; 1885-2025 MHZ dan 2110-2200 MHZ). Semua standar 3G telah dikembangkan oleh regional standards developing organizations (SDOs). Secara keseluruhan proposal yang telah disampaikan oleh regional SDOs di ITU pada tahun 1998 sebanyak 17 proposal yang berbeda untuk standar IMT-2000, 11 proposal untuk sistem teresterial dan 6 proposal untuk mobile satellite systems (MSSs). Pada akhir tahun 1998 proposal itu telah dievaluasi secara lengkap, dan pertengahan 1999 telah di negosiasikan pada consensus yang berbeda pandangan sehingga 17 proposal tersebut telah disetujui sebagai standar IMT-2000 oleh ITU.

Paling utama dari proposal IMT-2000 adalah UMTS (W-CDMA) sebagai pengganti dari GSM, CDMA2000 sebagai pengganti dari standar sementara ’95 (IS 95), dan time division – synchronous CDMA (TD-SCDMA) (universal wireless communications-136 [UMC-136]/EDGE) sebagai dasar peningkatan TDMA untuk D-AMPS/GSM.

Paling utama dari proposal IMT-2000 adalah UMTS (W-CDMA) sebagai pengganti dari GSM, CDMA2000 sebagai pengganti dari standar sementara ’95 (IS 95), dan time division – synchronous CDMA (TD-SCDMA) (universal wireless communications-136 [UMC-136]/EDGE) sebagai dasar peningkatan TDMA untuk D-AMPS/GSM.

UMTS mengijinkan banyak aplikasi untuk diperkenalkan kepada pemakai diseluruh dunia dan menyediakan berbagai link terpenting dari system GSM di masa kini dan IMT-2000. Jaringan baru juga harus menunjukkan pertumbuhan permintaan dari mobile dan aplikasi internet untuk kapasitas baru di dunia komunikasi mobile yang sudah padat. Peningkatan kecepatan transmisi UMTS sampai 2 Mbps per pemakai mobile dan menetapkan suatu standar penjelajahan yang global.

UMTS dikembangkan oleh Third-Generation Partnership Project (3GPP), suatu usaha patungan dari beberapa SDOs – ETSI (Eropa), Association of Radio Industries and Business / Telecommunication Technology Committee (ARIB/TTC) (Jepang), American National Standards Institute (ANSTI) T-1 (USA), Telecommunication Technology Association (TTA) (South Korea), and Chinese Wireless Telecommunication Standard (CWTS) (China). Untuk menjangkau penerimaan global, 3GPP memperkenalkan UMTS dalam beberapa tahap dan rilis tahunan. Rilis pertama (UMTS Rel. ’99), diperkenalkan pada bulan Desember 1999, ini menunjukkan peningkatan dan pergantian untuk jaringan GSM yang ada. Untuk rilis kedua (UMTS Rel. ’00), pergantian yang sama diusulkan sebagai peningkatan untuk IS-95 (dengan CDMA2000) dan TDMA (dengan TD-CDMA dan EDGE).

Perubahan yang paling penting dalam Rel. ’99 adalah UMTS Terrestrial Radio Access (UTRA), suatu antarmuka radio W-CDMA untuk komunikasi land-based. UTRA mendukung Time Division Duplex (TDD) dan Frequency Division Duplex (FDD). Model TDD dioptimalkan untuk public micro dan pico cells dan aplikasi cordless tanpa lisensi. Model FDD dioptimalkan untuk cakupan area yang luas, yaitu; public macro dan micro cells. Kedua model tersubut menawarkan rate data yang dinamis dan fleksibel sampai 2 Mbps. Model UTRA yang digambarkan lain, multicarrier (MC), diharapkan untuk dapat kompatibel antara UMTS dan CDMA2000.

edge1.jpg

Gambar Skema Evolusi UMTS

3. Arsistektur Jaringan UMTS

UMTS (Rel. ’99) mempersatukan peningkatan dari GSM tahap 2+ Core Network dengan GPRS dan CAMEL. Memungkinkan operator jaringan untuk menikmati peningkatan efesiensi biaya karena UMTS dapat melindungi investasi 2G dan mengurangi resiko dari implementasi tersebut.

Dalam UMTS rilis 1 (Rel. ’99), telah diperkenalkan suatu jaringan kases radio baru UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN). UTRAN, UMTS Radio Access Network (RAN), dapat dihubungkan dengan GSM tahap 2+ Core Network (CN) melalui Iu. Iu merupakan antarmuka UTRAN antara Radio Network Controller (RNC) dan CN; antarmuka UTRAN antara RNC dan packet-switched domain dari CN (Iu-PS) adalah digunakan untuk data PS dan antarmuka UTRAN antara RNC dan circuit-switched domain dari CN (Iu-CS) adalah digunakan untuk data CS.

Mobile Stations (MSs) “GSM-only” akan dapat dihubungkan ke jaringan melalui GSM air (radio) interface (Um). UMTS/GSM dual-mode user equipment (UE) akan dapat dihubungkan ke jaringan melalui UMTS air (radio) interface (Uu) pada rate data yang sangat tinggi (hampir sampai 2 Mbps). Diluar layanan area UMTS, UMTS/GSM UE akan dapat dihubungkan ke jaringan dengan mengurangi rate data melalui Um.

Maksimum data rate adalah 115 kbps untuk data CS oleh HSCSD, 171 kbps untuk data PS oleh GPRS, dan 553 kbps oleh EDGE. Mendukung handover antara UMTS dan GSM, dan handover antara UMTS dan system 3G yang lain (e.g., multicarrier CDMA [MC-CDMA]) akan dapat mendukung semua akses diseluruh dunia dengan benar.

Public Land Mobile Network (PLMN) diuraikan dalam UMTS Rel. ’99 mempersatukan 3 kategari utama dari elemen jaringan :

  • GSM Phase ½ core network elements; mobile service switching center (MSC), visitor location register (VLR), home location register (HLR), authentication center (AC), and equipment identity register (EIR).
  • GSM Phase 2+ enhancements; GPRS (serving GPRS support node [SGSN] dan gateway GPRS support node [GGSN]) dan CAMEL (CAMEL service environment [CSE])
  • Peningkatan dan modifikasi UMTS yang spesifik, terutama UTRAN.

3.1. Elemen jaringan dari GSM Phase ½

GSM phase ½ PLMN berisi dari 3 subsistem; base station subsystem (BSS), network dan switching subsystem (NSS), dan operations support system (OSS). BSS berisi dengan beberapa unit fungsional; base station controller (BSC), base transcievier station (BTS) dan transcoder and rate adapter unit (TRAU). NSS berisi beberapa unit fungsional; MSC, VLR, HLR, EIR, dan AC. MSC berfungsi menyediakan seoerti switching, signaling, paging, dan inter-MSC handover. OSS berisi operation dan maintenance centers (OMSs), yang digunakan untuk remote dan tugas centralized operation, administration, dan maintenance (OAM).

umts3.jpg

Gambar Jaringan UMTS Tahap 1

3.2. Elemen jaringan dari GSM Phase 2+

3.2.1. GPRS

Yang terpenting dari bagian evolusioner GSM menuju UMTS adalah GPRS. GPRS memperkenalkan PS kedalam GSM CN dan mengijinkan akses langsung ke packet data networks (PDNs). Transmisi PS ini memungkinkan untuk rate data tinggi dengan baik diluar batas 64 kbps dari ISDN melalui GSM CN, transmisi data rate untuk UMTS diperlukan sampai 2 Mbps. GPRS akan siapkan dan menoptimalisasi CN untuk data rate yang tinggi pada transmisi PS, seperti halnya UMTS dengan UTRAN pada RAN. Seperti itu juga, GPRS adalah suatu persyaratan untuk pengenalan UMTS.

Dua unit fungsional ini meluas dari arsitektur GSM NSS untuk layanan GPRS PS; GGSN dan SGSN, GGSN mempunyai fungsi membandingkan pada gateway MSC (GMSC). SGSN berada pada level hirarki yang sama sebagai visited MSC (VMSC)/VLR dan melaksanakan fungsi yang dapat diperbandingkan seperti routing dan mobility management.

3.2.2. CAMEL

CAMEL memungkinkan akses di seluruh dunia pada operator yang memakai aplikasi IN seperti prepaid, call screening, dan supervision. CAMEL adalah peningkatan utama GSM tahap 2+ untuk pengenalan konsep UMTS virtual home environment (VHE). VHE adalah suatu platform dari definisi layanan fleksibel (koleksi dari jasa kreasi tool) itu memungkinkan operator untuk memodifikasi atau penigkatan layanan yang sudah ada ada atau membuat layanan baru. Lagipula, VHE memungkinkan akses diseluruh dunia ke layanan spesifik operator ini dalam setiap GSM dan UMTS PLMN dan memperkenalkan layanan location-based (oleh interaksi dengan GSM/UMTS mobility management). A CSE dan suatu protokol baru dari common control signaling system 7 (SS7) (CCS7), CAMEL application part (CAP), dipergunakan pada CN untuk memperkenalkan CAMEL.

3.3. Elemen jaringan dari UMTS Phase 1

Telah disebutkan di atas, bahwa UMTS berbeda dengan GSM tahap 2+ kebanyakan dalam prinsip yang baru untuk transmisi interface udara (W-CDMA sebagai ganti dari TDMA / FDMA). Oleh karena itu, suatu RAN yang baru disebut dengan UTRAN harus dikenalkan dengan UMTS. Hanya proyeksi modifikasi, seperti alokasi dari trnascoder (TC) berfungsi untuk penekanan suara pada CN, dibutuhkan dalam CN untuk mengakomodasi perubahan itu. Fungsi TC adalah digunakan bersama dengan interworking function (IWF) untuk konversi protokol antara interface A dan Iu-CS.

3.3.1. UTRAN

Standar UMTS dapat dilihat debagai suatu perluasan dari jaringan yang ada. Dua elemen jaringan baru telah diperkenalkan dalam UTRAN, RNC, dan Node B. UTRAN dibagi lagi dalam radio network system (RNSs) yang individual, dimana masing-masing RNS adalan dikontrol oleh RNC. RNC dihubungkan ke suatu set dari elemen Node B, yang mana masing-masing Node B dapat melayani satu atau beberapa sel.

umts4.jpg

Gambar UMTS tahap 1: UTRAN

Elemen jaringan yang ada, seperti MSC, SGSN, dan HLR, dapan diperluas untuk mengadopsi persyaratan UMTS, tapi RNC, Node B, dan handset harus didesain baru semua. RNC akan menjadi pengganti untuk BSC, dan Node B akan berfungsi hampir sama seperti BTS. Jaringan GSM dan GPRS akan dikembangkan, dan layanan baru akan terintegrasi ke dalam keseluruhan jaringan yang keduanya berisi interface yang sudah ada seperti A, Gb, dan Abis, dan termasuk Iu yang merupakan interface baru, interface UTRAN antara Node B dan RNC (Iub), dan interface UTRAN antara dua RNCs (Iur). interface terbuka baru dalam UMTS :

  • Uu: interface UE ke Node B (UTRA, the UMTS W-CDMA air interface)
  • Iu: interface RNC ke GSM tahap 2+ CN (MSC/VLR atau SGSN), yang terdiri dari Iu-CS yang digunakan untuk komunikasi data circuit-switched dan Iu-PS yang digunakan untuk komunikasi data packet-switched .
  • Iub: interface RNC ke Node B
  • Iur: interface RNC ke RNC, bukan perbandingan ke interface yang lain dalam GSM

RNC memungkinkan otonomi dari radio resource management (RRM) oleh UTRAN. RRM melaksanakan fungsi yang sama seperti GSM BSC, menyediakan central control untk elemen RNS (RNC dan beberapa Node B). RNC menangani pertukaran protokol antara interface Iu, Iur, dan Iub dan bertanggung jawab untuk centralized operation dan maintenance (O&M) dari keseluruhan RNS dengan akses bagi OSS. Karena interfacenya berbasis ATM, RNS memindahkan sel ATM antara interface Iu, Iur, dan Iub. Para pemakai data pada circuit-switched dan packet-switched besaral dari interface Iu-CS dan Iu-PS merupakan multiplex bersama untuk transmisi multimedia melalui interface Iur, Iub, dan Uu untuk dan dari UE.

RNC menggunakan interface Iur, yang tidak sama dalam GSM BSS, untuk secara otonomi menangani 100 persen dari RRM, menghilangkan beban dari CN. Melayani fungsi kontrol seperti admission, koneksi RRC ke UE, keberagaman makro atau handover dan congestion sepenuhnya diatur oleh serving RNC (SRNC) tunggal. Jika RNC yang lain dilibatkan dalam koneksi yang aktip melalui suatu soft handover inter-RNC, dideklarasikan sebagai suatu drift RNC (DRNC). DRNC hanya bertanggung jawab untuk alokasi dari sumber kode. A dimungkinkan untuk mengalokasikan ulang dari fungsi SRNC bagi DRNC yang terdahulu (alokasi ulang serving radio network subsystem [SRNS]). Bagian dari controlling RNC (CRNC) digunakan untuk menggambarkan RNC yang mengontrol sumber logika dari akses poin UTRAN.

3.3.2. Node B

Node B merupakan unit fisik dari transmisi /resepsi radio dengan menggunakan sel. Tergantung pada sektorisasinya (omni/sektor sel), satu sel atau lebih dapat dilayani oleh node B. Suatu Node B tunggal dapat mendukung kedua model dari FDD dan TDD, dan model tersebut dapat menjadi co-located dengan BTS GSM untuk mengurangi cost dari implementasinya. Node B dihubungkan dengan UE melalui interface radio Uu W-CDMA dan dihubungkan dengan RNC melaui interface Iub yang berbasis ATM. Node B merupakan titik dari terminal ATM. Tugas utama dari Node B adalah mengkonversi data dari dan untuk interface radio Uu, termasuk forward error correction (FEC), adaptasi nilai, spreading/despreading W-CDMA, dan modulasi quadrature phase shift keying (QPSK) pada interface udara. Node B mengukur kekuatan dan kualitas koneksi dan menentukan dari frame error rate (FER), transmisi data ini ditujukan kepada RNC sebagai laporan pengukuran dari handover dan kombinasi keaneka ragaman yang makro. Node B juga bertanggung jawab untuk softer handover FDD. Kombinasi keaneka ragaman mikro bebas dilakukan, menghapus kebutuhan untuk transmisi penambahan kapasitas dalam Iub.

Node B juga beparsitipasi dalam kontrol daya, sebagai sesuatu yang memungkinkan untuk penyesuaian daya memakai perintah downlink (DL) transmission power control (TCP) melalui inner-loop power control berdasarkan pada informasi uplink (UL) TCP. Nilai-nilai yang sudah dikenal dari inner-loop power control berasal dari RNC melalui outer-loop power control.

umts6.jpg

Gambar Overview Node B