Arsitektur Jaringan GSM

Mungkin di era sekarang ini, teknologi mobile sudah tidak asing lagi. Mulai dari usia anak-anak, remaja, dewasa, hingga orang tua sudah mengenal apa itu handphone. Atau bahkan mereka sudah tidak dapat dipisahkan lagi dengan yang namanya handphone. Namun apakah anda mengerti jaringan yang mendukung di balik semua itu? ada yang didukung dengan teknologi GSM maupun CDMA. Disini, saya akan berbagi kepada anda tentang arsitektur GSM.



Teknologi GSM ataupun CDMA tidak lepas dari yang namanya BTS. Apakah anda tau BTS itu apa? mungkin sebagian orang tau dan sebagian tidak. Atau kebanyakan orang terutama orang awam jika ditanya, "Apa yang ada di dalam benak anda tentang BTS?", mungkin akan menunjuk tower-tower yang ada disekitar lingkungan mereka :). Yuuppss..... secara garis besar hal itu memang benar. Tapi disini saya akan menjelaskan tentang arsitektur jaringan GSM, namun sebelumnya kita harus mengenal terlebih dahulu apa itu BTS.

BTS adalah kependekan dari Base Transceiver Station, BTS berfungsi menjembatani perangkat komunikasi pengguna dengan jaringan menuju jaringan lain. Satu cakupan pancaran BTS dapat disebut Cell. Komunikasi seluler adalah komunikasi modern yang mendukung mobilitas yang tinggi. Dari beberapa BTS kemudian dikontrol oleh satu Base Station Controller (BSC) yang terhubungkan dengan koneksi microwave ataupun serat optik.



BTS juga disebut sebagai radio base station (RBS), node B (di Jaringan 3G) atau sederhananya disebut base station (BS).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).


BTS juga kemungkinan memiliki peralatan untuk mengenkripsi dan mendekripsi komunikasi, alat filtering spectrum (band pass filter), dll. Antena juga dapat dipertimbangkan sebagai komponen dari BTS dalam arti umum memfasilitasi fungsi BTS. Biasanya BTS akan memiliki beberapa transceiver (TRXs) yang memungkinkan untuk melayani beberapa frekuensi yang berbeda dan berbagai sektor sel (dalam kasus BTS sectorised). Sebuah BTS dikendalikan oleh parent base station controller melalui fungsi base station kontrol (BCF). BCF ini diimplementasikan sebagai unit diskrit atau bahkan tergabung dalam TRX di compact base stations. BCF menyediakan koneksi operasi dan maintenance (O & M) dengan sistem manajemen jaringan (Network Management System/NMS), dan mengelola kondisi operasi dari TRX masing-masing, serta penanganan perangkat lunak dan alarm. Struktur dasar dan fungsi dari BTS tetap sama tanpa teknologi nirkabel.

Mobile Station (MS)

Dalam arsitektur jaringan GSM juga tidak terlepas dari yang namanya Mobile Station.


Mobile Station (MS) terdiri dari dua komponen:

1. Mobile Equipment (ME)
   
   Mobile Equipment (ME) ini mengacu pada telepon fisik/handphone itu sendiri. Telepon harus dapat beroperasi pada jaringan GSM. Ponsel lama atau ponsel zaman dulu dioperasikan pada single band (pita tunggal) saja. Sedangkan ponsel yang terbaru mampu beroperasi pada dual-band, triple-band, dan bahkan quad-band. Sebuah ponsel quad-band memiliki kemampuan teknis untuk beroperasi pada jaringan GSM di seluruh dunia.
   
   Setiap telepon secara unik diidentifikasi oleh International Mobile Equipment Identity (IMEI). Nomor ini disematkan di telepon oleh produsen. IMEI biasanya dapat ditemukan dengan menghapus baterai telepon dan membaca panel dalam baterai juga, atau dapat dilihat pada kardus/kemasan ponsel.
   
   Ada kemungkinan untuk mengubah IMEI pada ponsel untuk mencerminkan IMEI yang berbeda. Hal ini dikenal sebagai spoofing IMEI atau kloning IMEI. Hal ini biasanya dilakukan pada ponsel curian. Pengguna biasa tidak memiliki kemampuan teknis untuk mengubah IMEI sebuah ponsel.
   
   
2. Subscriber Identity Module (SIM)
   
   SIM adalah suatu chip atau small smart card yang dimasukkan ke telepon dan membawa informasi khusus untuk pelanggan, seperti IMSI, TMSI, Ki (digunakan untuk enkripsi), Name Service Provider (SPN), dan Identitas Area Lokal (LAI). SIM juga dapat menyimpan nomor telepon (MSISDN) yang didial maupun yang diterima, Kc (digunakan untuk enkripsi), buku telepon, dan data untuk aplikasi lain. Kartu SIM dapat diganti dari satu telepon dan dimasukkan ke ponsel lain yang mendukung teknologi GSM dan pelanggan akan mendapatkan layanan yang sama seperti biasa.
   
   Setiap kartu SIM dilindungi oleh 4-digit Personal Identification Number (PIN). Untuk membuka kartu, pengguna harus memasukkan PIN. Jika PIN yang dimasukkan salah tiga kali berturut-turut, kartu akan terblokir dengan sendirinya dan tidak dapat digunakan. Hal tersebut hanya dapat dibuka dengan 8-digit Personal Unblocking Key (PUK), yang juga disimpan di kartu SIM.
   

BTS

Balik lagi ke Base Transceiver Station. BTS adalah akses point Mobile Station untuk ke jaringan. BTS ini bertanggung jawab untuk melaksanakan komunikasi radio antara jaringan dan MS (Mobile Station). BTS juga menangani speech encoding, enkripsi, multiplexing (TDMA), dan modulasi / demodulasi dari sinyal radio. Selain itu juga mempunyai kemampuan frekuensi hopping. Sebuah BTS akan memiliki antara 1 dan 16 Transceivers (TRX), tergantung pada geografi dan permintaan pengguna dari suatu area. TRX Masing-masing mewakili satu ARFCN.



Satu BTS biasanya mencakup/mengcover 120 derajat sektor tunggal dari suatu daerah. Biasanya sebuah menara/tower dengan 3 BTS akan menampung semua area sebesar 360 derajat di sekitar menara. Namun, tergantung pada geografi dan permintaan pengguna dari suatu area, sebuah sel dapat dibagi menjadi satu atau dua sektor, atau suatu sel kemungkinan dilayani oleh beberapa BTS dengan cakupan sektor yang lebih luas.

Sebuah BTS diberikan sebuah Identitas Cell. Identitas sel adalah 16-bit nomor (double octet) yang mengidentifikasi sel yang berada di wilayah lokasi tertentu. Identitas sel adalah bagian dari Cell Global Identification (CGI), yang dibahas dalam bagian tentang Visitor Location Register (VLR).

Interface antara MS dan BTS yang dikenal sebagai Um Interface atau Air Interface.



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).



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



Gateway Mobile Switching Center (GMSC)

Ada lagi jenis penting dari MSC, yang disebut Gateway Mobile Switching Center (GMSC). GMSC berfungsi sebagai gateway antara dua jaringan. Jika pelanggan selular ingin menempatkan panggilan ke telepon rumah biasa, maka panggilan akan melalui GMSC agar dapat dialihkan ke Publik Switched Telephone Network (PSTN).



Sebagai contoh, jika seorang pelanggan pada jaringan Cingular ingin memanggil pelanggan pada jaringan T-Mobile, panggilan tersebut harus melalui GMSC.



Interface antara dua Mobile Switching Centers (MSC) disebut E Interface



The Home Location Register (HLR)

HLR adalah database besar yang secara permanen menyimpan data tentang pelanggan. HLR mempertahankan spesifik informasi pelanggan seperti nomor MSISDN, IMSI, lokasi saat ini dari MS, pembatasan roaming, dan fitur tambahan pelanggan. Secara logic hanya satu HLR dalam jaringan tertentu, tetapi umumnya masing-masing jaringan memiliki beberapa HLR fisik tersebar di seluruh jaringannya.

Visitor Location Register (VLR)

VLR adalah database yang berisi subset dari informasi yang terletak di HLR. VLR berisi informasi yang sama seperti HLR, tapi hanya untuk pelanggan saat ini di kawasan lokasi nya. Terdapat sebuah VLR untuk setiap Daerah Lokasi. VLR mengurangi jumlah keseluruhan query ke HLR dan dengan demikian mengurangi lalu lintas jaringan. VLR sering diidentifikasi oleh Kode Area Lokasi/Location Area Code (LAC) untuk daerah yang mereka melayani.



Location Area Code (LAC)

Sebuah LAC adalah kode tetap-panjang (dua oktet) yang mengidentifikasi area lokasi dalam jaringan. Setiap Luas Lokasi dilayani oleh VLR, jadi kita bisa memikirkan Kode Area Lokasi (LAC) yang ditugaskan untuk sebuah VLR.

Location Area Identity (LAI)

Sebuah LAI adalah angka global unik yang mengidentifikasi negara, penyedia jaringan, dan LAC dari setiap Daerah Lokasi yang diberikan, yang bertepatan dengan sebuah VLR. LAI ini terdiri dari Mobile Country Code (MCC), Mobile Network Code (MNC), dan Location Area Code (LAC). MCC dan MNC adalah nomor yang sama yang digunakan ketika membentuk IMSI tersebut.



Cell Global Identification (CGI)

CGI adalah angka yang secara unik mengidentifikasi sel tertentu dalam area lokasi, jaringan, dan negara. CGI terdiri dari MCC, MNC, LAI, dan Cell Identity(CI)



VLR juga memiliki satu fungsi yang sangat penting lainnya: penandaan dari Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI). TMSI ditandai oleh VLR ke MS masuk ke dalam Daerah Lokasi nya. TMSI yang unik untuk sebuah VLR. TMSI hanya dialokasikan ketika dalam mode cipher.

Interface antara MSC dan VLR dikenal sebagai B Interface dan interface antara VLR dan HLR dikenal sebagai D Interface. Interface antara dua VLR disebut G Interface.



Equipment Identity Register (EIR)

EIR adalah database yang menyimpan trek handset pada jaringan menggunakan IMEI. Hanya ada satu EIR per jaringan. Yang disusun dari tiga list. The white list, the gray list, and the black list.

Black list adalah list jika IMEI yang akan ditolak oleh jaringan layanan untuk beberapa alasan. Alasan tersebut termasuk IMEI yang terdaftar sebagai curian atau clonedor jika handset rusak atau tidak memiliki kemampuan teknis untuk beroperasi pada jaringan.

Gray list adalah daftar IMEI yang akan dimonitor karena aktivitas suspicous. Hal ini dapat termasuk handset yang berperilaku aneh atau tidak menampilkan sebagaimana yang diharapkan jaringan.

White list adalah daftar tidak berpenghuni. Itu berarti jika IMEI tidak termasuk dalam Black list atau dalam Gray list, maka dianggap baik ketika White list.

Interface antara MSC dan EIR disebut F Interface.



Authentication Center (Auc)

AUC menangani tugas otentikasi dan enkripsi untuk jaringan. AUC menyimpan Ki untuk setiap IMSI di jaringan. AuC juga menghasilkan cryptovariables seperti RAND, SRES, dan Kc. Meskipun tidak diperlukan, AUC biasanya secara fisik collocated dengan HLR.



Terdapat satu interface terakhir yang tidak dibahas pada posting kali ini. Interface antara HLR dan GMSC yang disebut C Interface. Anda akan melihatnya pada gambar di di bawah ini. Gambar di bawah ini melengkapi pengenalan untuk arsitektur jaringan dari jaringan GSM yang saya post di blog ini. Di sini Anda akan menemukan diagram jaringan dengan semua komponen serta nama-nama dari semua interface.


Full GSM Network