Arsitektur Jaringan GPRS

Alasan Teknis Penggunaan GPRS

Sebelum ada pengembangan transmisi data lewat GPRS, transmisi data GSM sangat lambat, hal ini dikarenakan kanal radionya yang bersifat tunggal dan berkecepatan rendah, dan diperuntukkan khusus bagi setiap pengguna data selama durasi komunikasi (dedicated). Komunikasi yang bersifat dedicated ini menyebabkan operator harus menyediakan sambungan yang banyak agar semua pemakai bisa melakukan komunikasi data. Hal ini membuat biaya perawatan dan penambahan sambungan bagi operator semakin mahal.

GPRS menggunakan teknologi packet switching memungkinkan semua pengguna dalam sebuah sel dapat berbagi sumber-sumber yang sama; dengan kata lain para pelanggan menggunakan spektrum radio hanya ketika benar-benar mentransmisikan data. Efisiensi penggunaan spektrum pada akhirnya berarti kinerja yang lebih baik dan biaya yang lebih rendah. GPRS dapat menawarkan laju data sampai 115 kbps atau lebih.

GPRS disebut teknologi 2.5 G karena merupakan langkah awal menuju teknologi transfer data kecepatan tinggi lewat jaringan nirkabel (3G). Sehingga sering disebut-sebut sebagai teknologi kunci untuk data bergerak. Secara rinci ada beberapa faktor yang menjadi pertimbangan bahwa GPRS merupakan teknologi kunci untuk data bergerak, yakni;
• mampu memanfaatkan kemampuan cakupan global yang dimiliki GSM (2G)
• memperkaya utiliti investasi untuk perangkat GSM yang sudah ada 5
• merupakan teknologi jembatan yang bagus menuju generasi ke 3
• berbasis paket data yang lebih efiesian dalam penggunaan sumber daya
• memiliki laju data sampai 115 kbps yang berarti dua kali lipat daripada koneksi 'dial up' 56 kbps yang berlaku

Dengan adanya GPRS ini operator GSM dapat menambah layanan bagi para pengguna. Pengguna tidak hanya bisa melakukan komunikasi suara namun juga bisa melakukan komunikasi data. Beberapa layanan yang berkembang dengan adanya jaringan GRPS ini antara lain:

• MMS (Multimedia Messaging System), dengan MMS ini pengguna bisa mengirimkan pesan dalam bentuk multimedia (suara, klip video, gambar)
• Traffic Monitoring, dengan layanan ini pengguna bisa melihat keadaan lalu lintas di suatu tempat seacara real time, dengan maksud agar mengetahui daerah mana yang macet dan daerah mana yang lalu lintasnya sepi.
• VOIP (Voice Over IP), layanan ini biasanya digunakan antar pengguna PDA. Pemakai PDA pertama harus menginstal suatu program terlebih dahulu baru bisamenggunakan VOIP. Teknologi ini akan efektif bila tarif GPRS dihitung secara flat, sehingga walaupun banyak data yang ditransfer namun harga yang dibayarkan tetap sama.

Arsitektur Umum Jaringan GPRS

Dalam gambar di bawah terlihat bahwa jaringan GPRS merupakan bagian dari jaringan GSM (beberapa bagian dalam jaringan GPRS dipakai untuk komunikasi suara). Berikut penjelasan bagian-bagian dalam gambar tersebut:

MS – Mobile Station

MS dapat dikatakan perangkat selular yang terhubung langsung dengan jaringan GSM, yaitu SIM (Subscriber Identify Module) Card dan perangkat keras seperti telepon selular, PDA, perangkat komputer yang terhubung menggunakan jaringan GPRS. Untuk selanjutnya 6 dalam tulisan ini yang dimaksud dengan MS adalah lebih mengarah kepada komputer yang terhubung ke jaringan GPRS dengan menggunakan GPRS Modem (telepon selular).

BSS – Base Station System

BSS terdiri dari BTS (Base Transceiver Station) dan BSC (Base Station Controller). Di BSS sinyal radio dari BSS akan diterima oleh BTS dan selanjutnya diteruskan ke BSC. BSC menangani sinyal yang dikirimkan oleh beberapa BTS.

HLR – Home Location Register

HLR adalah database yang menyimpan data pengguna jaringan GPRS. Informasi yang disimpan dalam HLR misalnya APN (Access Point Name).

Gambar Arsitektur Jaringan GPRS

VLR – Visitor Location Register

VLR adalah database yang berisi informasi semua MS yang sedang terhubung dengan GPRS.

SGSN – Serving GPRS Support Node

SGSN adalah komponen utama jaringan GPRS. SGSN akan meneruskan paket data dari/ke MS.

GGSN – Gateway GPRS Support

GGSN juga merupakan komponen utama jaringan GPRS. GGSN mengubah paket data GSM dari SGSN menjadi paket TCP/IP. GGSN dan SGSN digunakan sebagai penghitung pembayaran pemakaian internet.

EIR – Equiptment Identity Register

EIR adalah database yang berisi data tentang perangkat bergerak. Dalam EIR bisa berisi data-data IMEI dari telepon selular yang diperbolehkan/tidak diperbolehkan memakai GPRS.

AuC – Authentication Center

AuC adalah database yang berisi informasi pengguna yang diperbolehkan memakai jaringan GPRS. AuC merupakan bagian dari HLR.

GPRS backbone networks

GPRS backbone network adalah intranet dari jaringan GPRS. GPRS backbone networks adalah IP based.

Arsitetektur Jaringan GPRS Backbone

Bagian yang paling penting dari jaringan GPRS adalah SGSN dan GGSN. Walaupun dua bagian ini secara fisik bisa dijadikan dalam satu server, namun untuk menjaga keamanan dan reabilitasnya, biasanya oleh pihak operator didistribusikan dalam jaringan GPRS backbone. Dengan distribusi ini dalam mengimplementasikan server-server akan lebih fleksibel. Arsitektur bisa dirancang sedemikian rupa disesuaikan dengan keadaan di masa depan, misal ada penambahan server baru tidak akan merubah keseluruhan sistem.

Berikut penjelasan dari blok-blok dari Arsitetektur Jaringan GPRS Backbone

CG - Charging Gateway.

Charging Gateway bertugas menghitung informasi banyaknya paket data yang lewat dan kemudian mentotal biaya pemakaian data. Total data ini dikirim ke sistem billing. Di sistem billing akan dihitung biaya pemakaian GPRS pengguna.

Gambar Arsitektur Jaringan GPRS Backbone

BG - Border Gateway.

Border Gateway menghubungkan jaringan GPRS antar operator sehingga komunikasi data melalui operator berbeda bisa dilakukan. BG ini secara teori adalah bagian yang paling aman dan paling efisien, hal ini berguna agar transfer data antar jaringan operator yang berbeda terjadi secara cepat dan aman.

DNS - Domain Name Sever

Server yang menyediakan layanan merubah logical name ke alamat IP atau sebaliknya. DNS selain mengubah alamat IP untuk jaringan internet, juga mengubah alamat IP untuk jaringan lokal GPRS sendiri. Untuk jaringan lokal biasanya digunakan mengubah alamat APN ke alamat IP.

LIG - Lawful Interception Gateway

Bagian ini berguna untuk menyimpan data trafik spesifik untuk tiap-tiap pengguna. LIG berisi informasi (log) trafik data yang ditransfer oleh pengguna. Hal ini berguna bila ada masalah keamanan (kejahatan internet) yang dilakukan melalui jaringan GPRS. Pihak operator bekerjasama dengan pihak berwajib bisa menganilisis log tersebut dan menentukan pengguna mana yang melakukan kejahatan lewat jaringan GPRS.

IP routers and switches

Digunakan untuk menghubungkan segmen yang berbeda dari jaringan GPRS network. Digunakan untuk level aplikasi seperti SNMP, HTTP, Telnet.

Firwall and Network Management Stations (FNMS & NMS)
Firewall digunakan untuk mencegah jaringan GPRS dari serangan dari luar.

Jaringan GPRS

Gambar Masalah keamanan dalam jaringan GPRS

Masalah keamanan dalam jaringan GPRS dapat dibagi dalam 6 bagian besar:

• Keamanan yang berhubungan dengan MS (SIM Card, telepon selular, PDA, PC)
• Keamanan jaringan antara MS dan SGSN. Ini termasuk keamanan sinyal di udara ketika terjadi komunikasi antara MS dan BSS
• Keamanan jaringan GPRS backbone. Biasanya terjadi antara pada komunikasi antara SGSN dan GGSN.
• Kemanan antara operator jaringan operator yang berbeda.
• Keamanan antara GGSN dan jaringan luar (Internet).
• Keamanan jaringan GPRS secara umum

Keamanan di MS (Mobile Station)

Seperti telah dijelaskan di atas, perangkat-perangkat yang termasuk dalam MS adalah SIM Card, telepon selular, PDA, komputer/laptop (terhubung ke jaringan GPRS menggunakan GPRS modem). Di bagian ini, yang paling masalah keamanan yang paling sering muncul adalah pencurian barang secara fisik, misalnya kehilangan telepon selular, PC (Personal Computer). Selain pencuri bisa menggunakan SIM Card yang asli secara secara langsung untuk mengambil pulsanya, pencuri bisa mengkloning SIM Card. Kemudian pencuri tersebut mengembalikan SIM Card yang asli ke pemiliknya. Selanjutnya pencuri memakai SIM Card tersebut untuk melakukan koneksi GPRS secara gratis karena yang membayar tarif GPRS adalah pemilik SIM Card yang aslinya. Selain itu pencuri juga bisa mengambil data-data penting yang ada di MS.

Pengaksesan MS oleh pihak-pihak yang tidak bertanggung jawab juga sangat berbahaya. Sebagai contoh, misalnya komputer diakses oleh yang jahat, dan sengaja menjalankan trojan. Ketika komputer itu dijalankan dan terhubung ke internet lewat jaringan GPRS, trojan tersebut bisa diperintah untuk meng-capture segala data yang dihasilkan dan otomatis mengirimkan hasil capture-an ke alamat e-mail seseorang.

Keamanan antara MS dan SGSN

Dalam bagian ini data dari MS akan dibawa ke jaringan GPRS Backbone, melewati BSS (BTS, BSC) dan akhirnya ke SGSN. Antara MS dan BSS, data ditransmisikan lewat gelombang radio. Di bagian inilah aksi jamming dilakukan. Sebenarnya kebanyakan aksi jamming, dilakukan untuk menjaga keamanan fisik, seperti di rumah sakit untuk menghindari interferensi peralatan kesehatan dengan sinyal telepon selular. Aksi ini mengakibatkan navailabilty jaringan GPRS tidak bisa dipenuhi. Jamming akan lebih berbahaya bila dilakukan oleh orang yang tidak bertanggung jawab (misal: teroris), yang dengan aksinya mengakibatkan jaringan GPRS di satu kota lumpuh (dalam rangka melancarkan aksi terornya).

Di BSS, penyerang bisa menyadap aliran data yang lewat sebelum akhirnya dikirimkan ke SGSN. Penyerang akan lebih mudah melakukan eavesdropping, bilamempunyai akses ke BSS, misal subkontraktor atau malah pegawai operator selular tersebut.

Keamanan jaringan GPRS backbone

GPRS backbone adalah server-server yang terletak di antara SGSN dan GGSN Teknik penyerangan yang bisa dilakukan adalah eavesdroping di setiap server. Penyadapan paling memungkinkan dilakukan di LIG, yang memang server tersebut menyimpan semua data yang lewat di jaringan GPRS.

Pengubahan data yang paling memungkinkan adalah di CG, yang bertugas untuk menghitung billing tarif GPRS. Dengan motif ekonomi, seseorang bisa mengubah data billing atau mengubah program billing sehingga khusus untuk koneksi GPRS dari orang tersebut, penghitungan tarifnya berubah.

Jaringan GPRS backbone, adalah jaringan IP based sehingga sangat rentan terhadap serangan DOS (Denial Of Serveice), baik serangan dari jaringan internet atau dari jaringan internal. Serangan DOS dari jaringan internet biasanya susah untuk dilakukan, karena ada firewall di antara jaringan lokal GPRS dengan jaringan internet. Yang paling memungkinkan adalah serangan DOS dari jaringan internal sendiri, bisa dari salah satu atau lebih komputer yang tersambung ke jaringan GPRS backbone.

Keamanan antara jaringan operator yang berbeda

Di bagian ini server yang paling berperan adalah BG (Border Gateway), server ini menjadi perantara antara dua operator. Di BG ini terdapat firewall yang menjaga keamanan agar jaringan lokal operator yang satu tidak dapat mengakses jaringan yang tidak berhak. Bila firewall ini bisa ditembus, pihak yang tidak berhak dari operator yang lain bisa mendapat akses ke operator yang terhubung.

BG juga sangat rentan terhadap eavesdropping, dengan memasang program tertentu pemasang bisa menyadap alur data yang lewat antar operator. Perbedaan QoS (Qualty of Service) pada jaringan tiap operator juga bisa mengakibatkan tingkat availabilty-nya menurun. Bila salah satu jaringan ada yang lebih lambat transfer rate-nya maka transfer rate total antar jaringan akan mengikuti yang lebih lambat.

Keamanan jaringan antara GGSN dan jaringan internet

Penyerang utama yang ada di bagian ini adalah pihak-pihak yang ada di internet. Dari jaringan internet penyerang dapat dengan mudah melumpuhkan GGSN dengan distributed DOS. TeknikDOS ini menggunakan banyak komputer yang telah diatur sedemikian rupa sehingga mengirim trafik ke GGSN secara bersamaan dan dalam jumlah yang besar. Biasanya untuk mencegah masuknya penyerang ke jaringan lokal GPRS, antara GGSN dan jaringan internet ada firewall. Namun firewall kurang baik atau penyerang dari internet bisa melakukan serangan ke dalam jaringan lokal GPRS dengan mudah.

Keamanan jaringan GPRS secara umum

Yang dimaksud kemanan jaringan secara umum di sini adalah masalah keamanan dari jaringan GPRS dipandang secara menyeluruh tidak per bagian-bagian. Sebagai contoh, penyerang dari dalam jaringan GPRS (subscriber), akan susah dilacak keberadaannya. Walaupun data-data MS (nomor IMEI, data SIM Card) telah dicatat, penyerang dapat dengan mudah mengganti MS. Selain itu penyerang dapat dengan mudah berpindah-pindah tempat.

Ada teknik lain yang bisa merugikan pihak yang diserang. Pihak yang diserang akan membayar tagihan internet dari traffic yang tidak dipakainya. Teknik ini bisa dilakukan oleh subscriber lain dengan melakukan ping ke alamat IP pihak yang diserang. Pihak yang diserang akan me-replay ping tersebut dan akan terkena biaya penggunaan traffic. Untuk mendapatkan alamat IP tersebut penyerang bisa melakukan mass scanning pada alamatalamat IP yang diperkirakan dipakai oleh pengguna lain.

Pengguna akan dianggap sebagai satu LAN (Local Area Network) oleh pengguna lain. Hal ini akan berbahaya bila antar pengguna tidak ada firewall yang menghalangi koneksi langsung antar pengguna. Virus semac am virus sasser (menyebar lewat lubang keamanan sistem operasi), bisa saja menyebar ke pengguna lain. Atau dengan teknik mirip virus ini, pengguna lain bisa mengontrol komputer korban selama korban terkoneksi ke jaringan GPRS.

Program-program yang didownload dari internet bisa membahayakan subscriber bila program tersebut telah disusupi kode-kode virus atau trojan. Virus atau trojan juga dikirimkan lewat e-mail, bila subscriber membuka e-mail tersebut, virus bisa otomatis berjalan.

Mengamankan Jaringan GPRS
Mengamankan jaringan GPRS di sini, lebih diarahkan pada teknik-teknik pencegahan serangan masalah. Bahasan berikut adalah beberapa teknik yang biasa dilakukan oleh operator jaringan GPRS untuk mengamankan jaringan GPRS.

Keamanan MS

Keamanan MS di sini tentu saja adalah tanggung jawab pengguna jaringan GPRS. Pengguna harus bisa menjaga barang-barang miliknya agar tidak dicuri orang atau dipakai oleh orang yang tidak berhak. Pengguna wajib menjaga agar komputer yang terhubung jaringan GPRS tidak terkena virus atau trojan akibat mendownload e-mail atau mendownload program bervirus. Cara untuk mencegah agar tidak terkena virus/trojan, dengan rajin mengupdate data anti virus terbaru.

Khusus untuk keamanan data SIM Card, operator juga punya tanggung jawab besar.
SIM Card harus dienkripsi sedemikian rupa agar susah untuk diduplikat (clone).

Keamanan Fisik Jaringan GPRS

Keamanan fisik di sini adalah keamanan hardware-hardware yang terhubung ke jaringan GPRS, misalnya BTS dan server-server. Keamanan fisik di sini seharusnya merupakan tanggung jawab operator. Ruangan yang berisi server-server penting harus dijaga dan dipastikan menyala selama 24 jam setiap harinya serta hanya orang yang berhak saja yang boleh memasukinya.

Firewall

Firewall bisa berupa software atau hardware yang akan menjaga lalu lintas data dan memastikan data tersebut aman untuk dilewatkan. Firewall berisi set-set aturan yang menentukan suatu data boleh lewat atau tidak. Sebagai contoh misalnya traffic dari jaringan

luar (internet) yang tidak sesuai aturan tidak boleh melewati jaringan jaringan lokal GPRS. Firewall ini diletakkan di antara GGSN dan Internet. Firewall juga diletakkan di BG yang menghubungkan antara dua jaringan operator. Firewall ini digunakan untuk melindungi jaringan GPRS, dari traffic yang bisa membahayakan salah satu atau kedua jaringan. Selain itu firewall digunakan untuk mencegah pengaksesan komputer subscriber yang satu dengan yang lain. Traffic dari pengguna yang satu yang diarahkan ke pengguna yang lain akan dimatikan oleh firewall.

Virtual Private Network (VPN)

VPN adalah suatu teknik untuk membuat jalur komunikasi lebih aman dan privasi terjaga. Dengan adanya VPN ini jaringan akan seperti jaringan private, walaupun jalur yang dipakai untuk koneksi adalah jaringan public (internet). Data yang lewat jaringan VPN pertama kali dienkripsi terlebih dahulu baru kemudian didekripsi pada sisi penerima. Pada jaringan GPRS VPN digunakan untuk mengamankan data dari MS ke jaringan GPRS. Dengan adanya VPN data dari/ke MS akan lebih aman karena selama transfer, data selalu dalam keadaan terenkripsi. Selain itu VPN digunakan antara GGSN dan Corporate IP Network.

SIM Card Clone

SIM Card Clone adalah bagian dari masalah keamanan di MS. Beberapa authentication algorithm (misal: COMP128-1) SIM Card GSM bisa ditembus dengan alat tertentu sehingga seluruh data dalam SIM Card bisa dipindahkan ke SIM Card lain. Di sini penulis tidak mencoba apakah SIM Card IM3 Smart bisa di-clone atau tidak. Penulis melakukan studi kasus dari pengalaman seseorang. Penulis memperoleh informasi dari sebuah forum (http://www.forumponsel.com ), ada orang yang berhasil men-clone SIM Card IM3 Smart walaupun memakan waktu relatif lebih lama dibanding men-clone SIM Card yang lainnya. Orang tersebut mampu membuat duplikat SIM Card IM3 Smart dengan SIM Master 4

Gambar SIM Master 4

SIM Master 4 mempunyai modul SIM Card sendiri yang diberi nama SIM Magics, yang mampu menyimpan 8 buah SIM Card sekaligus. Menurut salah satu pengunjung forum yang mengaku penjual alat ini, mereka menjual seharga Rp 475.000,- dan berani memberi garansi bahwa semua SIM Card GSM di Indonesia mampu diclone. Dengan alat ini seseorang dapat dengan mudah menduplikat SIM Card. Sangat berbahaya, bila alat ini jatuh ke tangan orang yang jahat. Orang itu bisa menduplikat SIM Card curian dan mempergunakannya untuk kepentingan dirinya sendiri (misal: menghabiskan pulsanya) atau malah menjual SIM Card duplikatnya.

Sistem GPRS

• Secara umum General Packet Radio Service atau GPRS adalah suatu teknologi yang memungkinkan 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 GPRS

• Secara teori kecepatan pengiriman data GPRS dapat mencapai 115 kb/s. Namun dalam implementasinya sangat tergantung dari berbagai hal seperti :

– Konfigurasi dan Alokasi time slot di level Radio/BTS

– Teknologi software yang digunakan

– 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

• Sistem GPRS memberikan solusi dasar untuk Internet Protocol , komunikasi antara Mobile Station dengan Internet Service Hosts (IH) atau Corporate LAN. Hal ini dilakukan dengan :

• Efisien menggunakan radio resources

• A flexible service , with volume-based (or session duration-based) billing

• Fast set-up /access time

• Efficient transport of packets in the GSM network

• Simultaneous GSM and GPRS ,co-existence disturbance

• Sambungan ke External packet data network lainnya dengan menggunakan IP

Konfigurasi Sistem GPRS



Arsitektur jaringan GPRS Dalam GSM

Komponen GPRS

• SGSN ( Serving GPRS Support Node )

• GGSN ( Gateway GPRS Support Node )

Fungsi Komponen GPRS

• SGSN ( Serving GPRS Support Node)

1. mengantarkan packet data ke MS

2. Update pelanggan ke HLR

3. Registrasi pelanggan baru

• GGSN ( Gateway GPRS Support Node )

1. Interface ke PDN

2. Information Routing

Transfer data dari PDU ke SGSN

1. Network Screening
2. User Screening
3. Address Mapping

Characteristic of Data Communication Ada dua cara untuk mentransmisikan data yaitu:

• Komunikasi Circuit Switch ( SC ) Voice

• Komunikasi Paket Switch( PS ) Data/GPRS

Paket Switching

PENGERTIAN PAKET SWITCHING

1. Data yang akan ditransmisikan dibagi menjadi bagian-bagian kecil (paket)lalu ditransmisikan dan diubah kembali menjadi data semula.
2. Dapat mentransmisikan ribuan bahkan jutaan paket perdetik
3. Memungkinkan untuk pemakaian kanal transmisi secara bersamaan oleh pengguna lain
4. Transmisi melalui PLMN (Public Land Mobile Network )dengan menggunakan IP backbone

Packet Controlling Unit

New Core Equipment

GSM/GPRS frekuensi carrier, duplexing dan frame TDMA

Time Slot dan Multiframe GPRS

• Setiap time slot (TS) merupakan satu kanal trafik (TCH). Panjang satu frame TDMA adalah 4,613 ms dengan panjang satu time slot 576,9 ms. Data rate maksimum yang dapat dicapai setiap TCH adalah 9,6 Kbps. Apabila diinginkan data rate yang lebih tinggi dapat digunakan beberapa TCH secara simultan untuk satu terminal MS. Trafik data pada sistem GPRS adalah asymmetric dimana jumlah time slot yang digunakan serta data rate uplink dan downlink berbeda.

• Struktur multiframe untuk PDCH pada sistem GPRS terdiri dari 52 frame TDMA, dibagi kedalam 12 frame paket data (B0 – B11) dimana tiap 4 frame membentuk satu blok yang ditransmisikan secara berurutan, 2 frame untuk PTCCH dan 2 frame kosong (idle).

Physical Layer

52 Multiframe for GPRS

Skema Coding Sistem GPRS

Seperti terlihat pada tabel diatas, teknologi GPRS memiliki empat buah skema coding yaitu CS-1, CS-2, CS-3, dan CS-4. Skema coding ini digunakan untuk kanal-kanal trafik logik, dimana masing-masing channel coding mempunyai bit rate yang berbeda. Nilai throughput tiap skema coding diperoleh dengan membagi besarnya data yang dikirim dengan panjang satu frame kanal logika (4 burst data) sebesar 20 ms, untuk setiap pengiriman data. Teknik channel coding ini telah distandarisasi oleh ETSI pada GSM 05.03.

Pembagian Kanal GPRS

• Seperti terlihat pada table, kanal logik pada GPRS dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu kanal trafik dan kanal signalling (kontrol ) yang meliputi :

Fangsi Kanal Logik GPRS

• Koordinasi antara kanal logik pada circuit switch dan packet switch sangatlah penting. Jika kanal PCCCH tidak tersedia pada sebuah sel, MS dapat menggunakan common control channel (CCCH) pada konvensional GSM untuk menginisialisasi transfer paket. Selain itu jika kanal PBCCH juga tidak tersedia, MS akan menggunakan broadcast control channel (BCCH) untuk memperoleh informasi kondisi jaringan radio.

• PDCH bisa dialokasikan sebagai dedicated PDCH, misalnya operator mengalokasikan sejumlah kanal untuk penggunaan layanan GPRS. PDCH juga bisa di set sebagai on demand PDCH, yaitu menyediakan kanal GPRS secara dinamis yang bersifat sementara (temporary), yang mana resource ini dialokasikan dan dibebaskan berdasarkan pertimbangan beban trafik. Dedicated PDCH tidak bisa digunakan untuk trafik circuit switch. Sedangkan on demand PDCH bisa dibebaskan pada saat terjadi kongesti karena kedatangan pelanggan untuk layanan circuit swith. Penggunaan on demand PDCH tidak mempengaruhi probabilitas blocking komunikasi suara dalam satu sel. On demand PDCH kembali kosong ketika tidak ada pelanggan GPRS yang menggunakannya, sedangkan dedicated PDCH akan kembali menjadi kanal fisik dasar ketika tidak ada pelanggan mobile GPRS yang menggunakannya.

ROUTING IN GPRS

Routing of Data Packet GPRS

GPRS Network Protocol Stack

GPRS Multi Transport Protocol

Read More >>> ...

Arsitektur Jaringan 3G

Gambar Arsitektur Jaringan UMTS/3G

Karakteristik UMTS

1. Mendukung dua mode dasar FDD: (2 x 5 MHz) dan TDD (1 x 5 MHz) juga tergantung regulasi telekomunikasi

2. High chip rate (3.84 Mcps) dan data rate (hingga 2 Mbps)

3. Menggunakan deteksi koheren pada arah uplink dan downlink berdasarkan penggunaan sinyal pilot

4. Peran antar sel asynchronous

5. Fast adaptive power control

6. Seamless inter-fregquency handover

7. Handover intersystem yaitu antara GSM dan WCDMA

8. Mendukung pengembangan sistem deteksi dan transmisi yang lebih maju seperti multiuser detection (MUD) dan smart adaptive antena

Sarat-Sarat UMTS

Arsitektur Umum UMTS






Kanal Fisik UMTS





Tipe Kanal Pada UMTS





Logical Chanel UMTS





Transport Channel UMTS





Physical Channel UMTS




Jalur GSM Menuju UMTS

Desain Fungsional Sistem

C-Phone menggunakan teknologi cdmaOne dengan arsitektur A+ (IS-634). Arsitektur A+ menggunakan CBSC (Centralized Base System Controller) sebagai base site ntrollernya. Arsitektur A+ digunakan untuk mendukung applikasi full mobility, dimana dimungkinkan pergerakan pelanggan antar site, antar CBSC dan antar MSC.

Gambar . Konfigurasi Sistem Komponen utama

Komponen utama dari sistem C-Phone terdiri dari switching, CBSC, BTS dan Terminal.

Switching

Switching yang digunakan adalah Mobile Switch Centre, direncanakan untuk seluruh Jawa Timur hanya menggunakan satu switch dengan kapasitas 250.000 sst. Fungsi dari MSC :

- Call Routing

- Call Processing

- Directory Number Translation

- Billing

- Roaming

- Interkoneksi

- Features

3G Didisain Digunakan Untuk Memberikan..

• Aplikasi-aplikasi dari lingkup market yang luas , “ market mengendalikan teknologi “
• Komunikasi dan terminal yang : Advanced, lightweight, easy-to-use terminal
• Instant, real-time multimedia communications
• Global mobility and roaming
• A wide range of vendors and operators, offering choice, competition and affordability
• High-speed e-mail
  and Internet access

BSC (Base Station Controller)

Base Station Controller (BSC) dapat berupa CBSC. CBSC yang terhubung dengan Operations and Maintenance Center-Radio (OMCR) merupakan interface ke jaringan termasuk juga ke semua sel site dalam area layanannya. OMCR berfungsi sebagai interface ke sistem dan menyediakan manajemen konfigurasi, fault detection, security dan manajemen performansi. Setiap OMCR dapat menangani sampai delapan CBSC.

CBSC terdiri dari dua komponen yaitu Transcoder dan Mobility Manager (MM). Transcoder berfungsi sebagai:

- Terminasi span line dari BTS dan switching.

- Supervisi dan grooming traffic dan link kontrol.

- Translasi dari sinyal QCELP ke 64 kbps PCM dan sebaliknya.

Transcoder terdiri dari vocoder, multiple serial interface, kiloport switch, dan generic processor

cards. Sedangkan Mobility Manager berperan dalam pengotrolan kanal radio termasuk call setup,

channel assignment, overhead messages dan signaling.

Fungsi dari Operations and Maintenance Center-Radio (OMCR) diantaranya :

- Fasilitas window based untuk sistem operasi dan maintenance

- Manajemen Alarm dan Event

- Manajemen Performansi

- Data collection Management

- Fault Management

Disamping itu, untuk menangani layanan data dan fax, diperlukan adanya IWU (Interworking

Unit) yang terhubung ke CBSC atau WAM.

Base Transceiver Station (BTS)

Fungsi dasar dari Base Transceiver Station (BTS) adalah menangani radio interface ke terminal pelanggan dan melakukan routing voice atau data traffic dari dan ke switching. BTS berfungsi juga untuk menciptakan network interface ke BSC untuk pengiriman dan penerimaan voice atau data, serta menginformasikan alarms dan self-diagnostic routines untuk fault management.

Terminal

Dalam C-phone ada dua jenis terminal Fixed Wireless Terminal (FWT) dan Handheld. FWT digunakan aplikasi telepon fixed seperti halnya telepon rumah. FWT merupakan penghubung antara terminal telepon biasa dengan sistem C-phone. Telepon bisa dihubungkan dengan FWT melalui port RJ 11. Bila perlu dengan menggunakan splitter adapter, FWT dapat diparalel untuk 3 buah telepon biasa. Kabel penghubung FWT dengan telepon bisa diperpanjang hingga 100 m. Hal ini memungkinkan peletakan FWT pada tempat dengan penerimaan sinyal dari BTS yang cukup bagus - seperti dekat dengan jendela – sehingga telepon memperoleh kualitas sinyal terbagus pula. FWT dilengkapi juga dengan batere cadangan, sehingga ketika catuan daya dari sumber listrik jatuh, maka secara otomatis FWT mengambil catu daya dari batere. Batere FWT dapat memberikan catu daya hingga enam jam.

Gambar Contoh Instalasi FWT

Selain untuk komunikasi suara, FWT juga dilengkapi dengan modem untuk komunikasi data. Komputer atau Lap Top dapat dihubungkan dengan FWT dengan melalui port RJ45. Untuk sistem C-phone FWT mampu melayani komunikasi data dengan kecepatan hingga 14.4 Kbps. Handheld adalah terminal yang dapat dipergunakan untuk aplikasi telepon bergerak terbatas seukuran dengan yang dipakai dalam telepon selular. Daya pancar dari terminal ini adalah 0.2 Watt.

Standar Kualitas Layanan C-Phone

Kualitas suara yang sangat jernih dari C-Phone karena didukung oleh:

- teknologi vocoder 8 kbps EVRC yang memungkin kualitas setara dengan vocoder 13 kbps

sementara kapasitas sistem setara dengan vocoder 8 kbps.

- Soft handoff, path diversity, precise power control, advance error detector and correction.

Security

Security dari sistem CDMA relatif tinggi karena menggunakan teknologi spread spectrum yang awalnya digunakan untuk secure communication untuk keperluan militer. Sistem Voice Coding CDMA sangat unik karena menggunakan kode-kode untuk identifikasi pelanggannya.

Drop Call

Sistem CDMA memungkinkan berkurangnya terputusnya pembicaraan (drop call) karena adanya soft handoff. Soft handoff ini memungkinkan suatu panggilan dilayani oleh lebih dari satu sektor atau sel.

Kemampuan Fax dan Data

Sistem C-Phone dapat mendukung fax dan kecapatan data sampai 14.4 kbps dan sistem ini dapat dikembangkan sampai 64 kbps (IS-95B) tanpa tambahan hardware di BTS.

Sistem Parameter C-Phone

Kinerja jaringan C-Phone sangat ditentukan oleh design awal dari sistem tersebut. Paramater desain sistem meliputi GOS (Grade of Service), Erlang/susbcriber, SHF (Soft Hand Factor), dan BHCA/subscriber. Sebagai contoh parameter sistem design yang digunakan untuk sistem CPhone di Surabaya adalah sebagai berikut :

Parameter pada BTS meliputi :

- GOS (Grade of Service) : 2%

- Erlangs / subs = 60 mE

- SHF (Soft Handoff Factor) = 45%

Parameter pada CBSC meliputi:

- 2.0 BHCA/subscriber

- E1 span interface to BTS

- 4:1 transcoding efficiency from BTS to CBSC

- 8kbps EVRC vocoder

Tetapi parameter – parameter di atas tergantung pada kebutuhan.

Spectrum Yang Dibutuhkan

Satu carrier CDMA membutuhkan 1.23 MHz dan 0.02 MHz guard band terhadap carrier yang lain seperti yang terlihat digambar. Carrier CDMA 1.23 MHz adalah akibat dari chip rate yang digunakan oleh kode Pseudo-random Noise (PN).

Gambar . Frequency Requirement

Perencanaan Frekuensi

Perencanaan Frekuensi dalam sistem C-Phone yang menggunakan teknologi CDMA, sangat sederhana jika dibandingkan dengan teknologi selular lain yang berbasis TDMA (GSM) dan FDMA (Analog). Teknologi CDMA memungkinkan carrier yang sama digunakan disetiap sektor atau sel site (N=1) dengan demikian menghemat alokasi frekuensi yang digunakan. Sedangkan pada teknologi selular yang lain harus membutuhkan reuse factor tertentu. Pada sistem selular lain, penambahan sel baru sering mempersulit pengembangan sistem karena membutuhkan perencanaan frekuensi yang rumit dan sering perlu dilakukan fine tuning karena adanya sel baru. Hal tersebut tidak berlaku pada sistem C-Phone. Sel baru pada sistem CDMA atau C-Phone dapat ditempatkan lebih bebas dengan menggunakan frekuensi yang sama. Perencanaan frekuensi pada sistem C-Phone bisa dikatakan hampir tidak diperlukan.

Kanal Fisik UMTS

Kapasitas Sistem C-Phone dan Soft Blocking

Secara teoritis ada dua hal yang mambatasi jumlah kanal maksimum yang dapat didukung oleh satu carrier CDMA. Hard limit dari jumlah maksimum kanal adalah jumlah maksimum dari Walsh codes yang dapat di-assign pada setiap sektor (64 Walsh Code). Hal kedua yang pada kenyataannya menjadi pembatas dari kapasitas sistem C-Phone adalah keterbatasan teknologi dan variable lingkungan.

Pada kanal forward terdapat kanal pilot yang dipancarkan oleh setiap sektor atau sel site dan digunakan sebagai referensi untuk coherent demodulasi bagi semua terminal pelanggan. Kanal pilot adalah sinyal unmodulated dan menggunakan zeroth Walsh code yang terdiri dari 64 buah bit 0. Pemilihan code zeroth ini, adalah untuk memudahkan terminal untuk meng-acquire sistem lebih cepat. Jumlah maksimum dari code adalah 64 buah yang digunakan untuk kanal pilot, kanal sinkronisasi, maksimum 7 kanal paging, dan maksimum 55 kanal traffic (TCH). Jika dilihat dari struktur pengkodean ini, bandwith sebesar 1.23 MHz dapat mendukung 55 kanal traffic. Dalam kenyataannya, karena adanya interferensi dalam spektrum, kualitas suara dan Frame Error Rate (FER) yang diinginkan akan sulit dicapai kalau ke-55 TCH terpakai semua.

Meski demikian, kapasitas sistem C-Phone CDMA masih lebih besar jika dibandingkan dengan kapasitas sistem lain. Tabel 1 berikut menunjukkan kapasitas dari berbagai sistem.

Tabel 1. Perbandingan Kapasitas Sistem

Seperti terlihat pada tabel 1, kapasitas sistem CDMA tergantung pada jenis applikasinya. Kapasitas untuk applikasi fixed WLL lebih tinggi dari kapasitas sistem mobile. Tidak seperti pada sistem TDMA dan FDMA, blocking pada sistem CDMA akan terjadi ketika jumlah total pelanggan pada sel/sektor yang melayani dan pada sel tetangganya telah menimbulkan interferensi yang melebihi densitas back ground noise yang telah ditentukan.

Mekanisme ini disebut sebagai soft blocking. Apabila diasumsikan bahwa sistem tidak dibatasi oleh jumlah hardware yang disediakan, maka sistem performance Eb/No, voice activity factor, spread spectrum bandwidth, baud rate, dan level maksimum interferensi yang diperbolehkan akan menentukan blocking pada CDMA. Kemungkinan blocking dapat diperkecil dengan menurunkan kualitas service sehingga jumlah maksimum pelanggan yang dapat secara simultan berbicara meningkat.

Soft Handoff dan Softer Handoff

Soft handoff adalah suatu kondisi dimana suatu panggilan akan dilayani oleh lebih dari satu sel. Dalam kondisi ini, suatu panggilan akan ditambahkan pada sel target tanpa terlebih dahulu memutus panggilan tersebut dari sel asal. Multi sel handoff seperti ini hanya bisa terjadi pada kanal yang berfrekuensi sama.

Soft handoff akan berfungsi seperti mode diversity, yang akan meningkatkan sistem performansi dalam kondisi adanya flat fading dan delay spread yang rendah. Soft handoff memungkinkan kondisi transisi yang mulus ketika suatu panggilan akan dipindahkan untuk dilayani oleh sel lain. Daya pancar yang dipancarkan oleh base station dan terminal pelanggan dalam kondisi ini akan menjadi lebih rendah jika dibandingkan jika tidak adanya soft handoff sehingga soft handoff akan mengurangi interferensi pada sistem yang akan meningkatkan kapasitas sistem dan life time dari battery terminal. Karena dimungkinkannya suatu panggilan untuk dilayani oleh lebih dari satu kanal dari sel yang berbeda, maka dalam desain sistem ada suatu parameter soft handoff factor (SHO) yang akan

menunjukkan prosentasi jumlah kanal overhead yang harus ditambahkan karena adanya soft handoff. Soft handoff (SHO) yang digunakan dalam sistem desain akan mempengaruhi jumlah kanal total yang harus disediakan untuk melayani traffic pada sistem CDMA. Softer handoff adalah suatu proses dimana suatu panggilan dilayani oleh lebih dari satu sector dalam satu sel yang sama. Pelanggan yang berada dalam sektor yang saling overlap, secara koheren akan menjumlahkan sinyal dari kedua sector. Softer handoff tidak membutuhkan adanya

kanal elemen tambahan (tidak seperti pada soft handoff).

Dynamic Equipment Sharing

Dua faktor yang harus dipertimbangkan dalam sektorisasi cell CDMA adalah:

- Dynamic Equipment Sharing

- Gain Sektorisasi

Dalam arsitektur BTS pada sistem C-Phone, kanal trafik dalam satu carrier tidak di-assign untuk melayani panggilan di sektor tertentu saja tetapi dapat digunakan untuk melayani panggilan pada setiap sektor. Fleksibilitas ini memungkinkan kanal-kanal dalam setiap sektor sel menjadi resource pool yang besar untuk sel. Fitur ini disebut dynamic equipment sharing, yang memberikan sebuah keuntungan efisiensi trunking pada group kanal yang terpisah. Single pool yang besar memerlukan lebih sedikit kanal trafik total untuk memungkinkan pelayanan trafik. Sektorisasi gain didefinisikan sebagai sebuah faktor pengali kapasitas yang dapat dicapai dalam satu sel dengan mewujudkan sebuah site yang tersektorisasi. Karena frekuensi carrier yang sama dipakai oleh setiap sektor, kapasitas sel site akan meningkat dalam secara keseluruhan oleh faktor pengali ini. Besar faktor ini bervariasi tergantung pada pertimbangan desain tertentu tetapi biasanya sekitar 2.4. Sebagai contoh site dengan configurasi omni dapat memberikan 21 kanal trafik efektif, dan saat disektorisasi dapat mendukung 51 kanal trafik efektif dengan faktor sektorisasi 2.4.

Sistem Numbering Plan

Pembangunan infrastruktur teknologi CDMA harus diikuti oleh perencanaan Penomoran (numbering plan), yang merupakan prosedur utama dalam network telekomunikasi. Struktur penomoran mengikuti aturan ITU-T E.164 (ISDN) dan ITU-T E.212 (IMSI) sebagai berikut:

Kode Area + Kode Wilayah + Nomor Lokal

Nomor Lokal terdiri dari 7 digit, seperti pada sistem C-Phone Surabaya dengan awalan 9xx xxxx

Rencana penomoran di Jawa Timur:

Surabaya Area : 99x xxxx , 98x xxxx , 97x xxxx

Malang Area : 94x xxxx , 93x xxxx

Madiun Area : 92x xxxx

Jember : 91x xxxx

Spare : 96x xxxx , 95x xxxx , 90x xxxx

Pendukung Operasi

Dalam implementasi C-phone perlu adanya sistem pendukung operasi, antara lain:

Pendukung operasi BTS :

1. Shelter atau existing room

2. Power Suply 27 Volt

3. AC 2 Buah masing-masing 2 PK.

4. Antena

5. Kabel Feeder

6. Tower

Pendukung Operasi CBSC

1. Span E1 ke BTS

2. Span ke NIU

3. Power Supply -48 Volt

4. Air Condition (AC)

Pendukung Operasi NIU

1. Span ke PSTN dan Trunk

2. Power Suply

3. Air Condition (AC)

Konsep Migrasi ke Teknologi 3G

Teknologi CDMA adalah teknologi yang tercanggih. Produsen-produsen peralatan telekomunikasi terkemuka telah memutuskan untuk menggunakan teknologi CDMA sebagai teknologi generasi ke tiga (3G), yaitu teknologi tanpa kabel yang mampu mengirimkan data pada kecepatan hingga 2 Mbps. Teknologi generasi ke tiga ini adalah cdma2000 pada band frekuensi PCS dan W-CDMA pada band frekuensi UMTS.

Gambar CDMA Migration Path




Integrasi Dengan 3 G

Dalam konfigurasi saat ini, jaringan akses radio dihubungkan dengan PSTN melalui Mobile Switching Center. Saat ini, layanan komunikasi data diberikan dengan menggunakan sekumpulan modem yang tergabung dalam Inter-Working Unit (IWU). Hubungan modem ini akan mem-bypass vocoder dan menghubungkan jaringan data

melalui jaringan PSTN. Dalam hal ini jaringan data tidak terhubung langsung dengan Jaringan Akses Radio.

Alokasi Spektrum 3G Didunia



Spektrum 3G DiIndonesia

Langkah selanjutnya dalam jalur migrasi menuju generasi ke tiga adalah membuat hubungan langsung antara jaringan data dengan Radio Access Network (RAN). Hubungan ini dibentuk melalui packet IWU, dimana IWU bukan merupakan modem lagi, melainkan merupakan interface dengan jaringan data. Standar IS-95B yang diimplementasikan pada tahun 2000 telah menggunakan konsep ini. Sistem IS- 95B masih menggunakan RAN yang sama dengan IS-95A dengan beberapa tambahan interface pada MSC untuk memenuhi beberapa fungsi seperti misalnya authentication.

Langkah berikutnya dalam perkembangan jaringan CDMA adalah standar IS-95C yang terdiri dari 1XRTT dan 3XRTT. Dengan standar IS-95C, maka kecepatan data dapat mencapai 144 Kbps hingga 2 Mbps tergantung dari aplikasinya. Jaringan IS-95C adalah jaringan data. Konsep komunikasi data melalui IP telah menjadi dasar dari jaringan IS95C. Jaringan data telah meliputi hingga Radio Access Network (RAN).

Perkembangan terakhir teknologi CDMA adalah teknologi 1XTREME. Teknologi 1XTREME mampu memberikan layanan komunikasi data dan suara yang terintegrasi dengan kecepatan hingga 5,2 Mbps pada sebuah carrier CDMA sebesar 1,25 MHz. Dengan teknologi ini, operator mampu menempuh jalur migrasi yang sangat ekonomis. Dengan kecepatan data setinggi ini, maka layanan suara, data dan multimedia dapat diberikan secara real time pada jaringan cdma2000. Para Pelanggan dapat dengan mudah menjelajahi internet, mengakses e-mail dan menikmati layanan multimedia seperti video dan permainan selama dalam perjalanan.

Gambar Konfigurasi CDMA IS-95B

Jaringan IP

Kecepatan mikroprosesor yang bertambah cepat membuat kemampuan jaringan dta (IP) bertambah kuat dan mengungguli jaringan circuit. Dengan membesarnya kapasitas switch dan semakin kompleksnya kebutuhan masyarakat dalam layanan telekomunikasi, beberapa operator besar di dunia telah beralih untuk mengembangkan jaringan data lebih daripada jaringan circuit. Dengan mengembangkan jaringan data, operator-operator tersebut

mengharapkan keuntungan sebagai berikut :

1) Mampu memberikan layanan yang memberikan lebih banyak penghasilan, seperti misalnya e-commerce.

2) Menambah kesetiaan pelanggan dengan menawarkan layanan-layanan khusus yang sangat penting, seperti informasi darurat (kemacetan, bencana alam) dan permintaan

pertolongan.

3) Menghemat biaya operator dengan mengefisienkan sumber daya kanal-kanal dan switch.

4) Mampu memberikan layanan data paket, seperti internet dan intranet.

5) Memberikan waktu akses yang lebih cepat dengan menghilangkan proseshandshake dan negosiasi pada modem.

6) Memberikan fleksibilitas dalam billing, seperti tagihan berdasarkan jumlah paket data selain daripada tagihan berdasarkan lama dan jarak pembicaraan.

Dengan menggunakan jaringan CDMA generasi ke tiga, maka operator mampu memberikan layanan komunikasi data dengan kecepatan yang sebanding dengan akses-akses fiber optic. Jaringan ini mampu melayani segmen bisnis yang memerlukan layanan prima melebihi segmen rata-rata. Layanan-layanan seperti informasi penting yang diberikan melalui intranet dapat dipenuhi pada tempat-tempat di luar kantor dan selama perjalanan.

Gambar Konfigurasi Jaringan generasi ke tiga

Dalam konfigurasi jaringan ke tiga seperti terlihat dalam gambar di atas, jaringan data telah meliputi hampir semua segmen hingga jaringan akses. Jaringan IP Transport dengan mudah dapat dihubungkan dengan internet melalui sebuah gateway lain.

Arsitektur jaringan seperti terlihat dalam gambar di atas telah mampu memberikan layanan full mobility. Beberapa komponen yang telah digunakan pada generasi sebelumnya hanya perlu diupgrade secara software untuk dapat digunakan pada jaringan ini. Pada gambar 6. tersebut ditunjukkan pula kemampuan jaringan untuk melayani beragam jenis teknologi akses baik fixed maupun mobile yang telah ada sebelumnya.

Terminal Pelanggan

Sejalan dengan kemampuan jaringan untuk memberikan layanan data, maka terminal pelanggan generasi ke tiga akan memiliki berbagai bentuk. Selain daripada telepon genggam pintar (smartphone) dengan ukuran lebih kecil dan kemampuan untuk menjelajah internet, terdapat pula videophones, wrist communicators, palmtop computers dan card modem radio (wireless) untuk portable computer. Juga terdapat kamera digital yang langsung mengirimkan hasilnya secara real time dan Personal Digital Assistance (PDA) yang memiliki fungsi yang lebih canggih dari organizer-organizer elektronik sekarang. Peralatan-peralatan ini telah dapat dikendalikan dengan suara (voice-based interface) dan dapat berkomunikasi satu dengan lainnya melalui radio jarak pendek.

Gambar Terminal generasi ke tiga

Terminal-terminal pelanggan generasi ke tiga memiliki beberapa karakteristik sebagai berikut :

- Built in microbrowser untuk meng-akses internet

- Modem tanpa kabel (wireless modem) yang kompatible dengan PDA dan laptop

- Built-in speakerphone

- Kombinasi built-in microbrowser, phone, pager dan two-way radio dalam satu peralatan.

Kompatibility Perangkat

Perangkat baik Terminal, BTS dan BSC dalam system CDMA bias kompatibel di segala

generasi seperti terlihat pada tabel 2.

Tabel 2. Pendekatan Migrasi ke 3G

Read More >>> ...