PEMANFAATAN PONSEL SEBAGAI PERANGKAT MONITORING
JARINGAN GSM
BERBASIS PERSONAL KOMPUTER
Julham
*) *)Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan
Abstrak
GSM (Global System for Mobile Communication) merupakan salah satu sistem telepon bergerak yang berbasis digital. Dalam sistem GSM ini, parameter-parameter sederhana seperti besarnya daya terima dan pancar, frekuensi kerja, dan sebagainya hanya dapat dilihat dengan menggunakan perangkat ukur khusus untuk GSM. Perangkat ini biasanya hanya dimiliki oleh para operator seluler dalam mengamati kondisi jaringannya. Sedangkan di sisi lain, perangkat yang seperti ini juga dibutuhkan sebagai alat bantu proses belajar mengajar dalam perkuliahan khususnya pada mata kuliah Sistem Komunikasi Bergerak. Untuk pengadaan perangkatnya memerlukan biaya yang lumayan besar. Melalui tulisan ini, penulis membahas tentang pemanfaatan personal komputer dan ponsel sebagai media alternatif dalam monitoring suatu jaringan GSM. Adapun parameter yang dapat diamati antara lain: frekuensi kerja, besarnya daya pancar dan terima, time slot, perkiraan jarak ponsel dengan BTS, perkiraan nilai BER, jenis kanal trafik yang sedang bekerja, kode wilayah (kode operator, kode area, kode sel dan kode BSC) di mana ponsel tersebut sedang aktif dan parameter sel tetangga (kode sel, kode area, kode BSC, dan frekuensi kerja).
Kata-kata kunci: Ponsel, GSM, BTS, BSC dan frekuensi
1.
Pendahuluan
Pada awalnya GSM merupakan suatu badan khusus (Group Special Mobile) yang dibentuk untuk menemukan standar perangkat yang kompatibel untuk sistem seluler digital di wilayah Eropa. Namun sekarang ini GSM (Global System for Mobile Communication) dikenal sebagai salah satu sistem telepon bergerak yang berbasis digital. GSM terdiri dari banyak sel radio, mencakup keseluruhan daerah pelayanan. Pada tiap sel ditempatkan satu BTS (Base Transceiver Station). BTS dikelompokan dalam satu grup, tiap-tiap grup dikendalikan oleh BSC (Base Station Controler). Fungsi kerja dari BSC ini dikontrol oleh MSC (Mobile Service Switching Center). MSC bertanggung jawab mengenai routing semua panggilan (incoming call dan outgoing call) dan
charging.
Para pelanggan dalam menggunakan sistem GSM sebagai sarana untuk melakukan komunikasi jarak jauh cukup menggunakan sebuah terminal berukuran kecil berupa handphone (HP) atau ponsel GSM yang disertai dengan SIM Card
sebagai tanda pengenal. Keduanya dikenal dengan sebutan Mobile Station (MS).
2. Arsitektur Jaringan GSM
Sistem seluler GSM secara garis besar terbagi atas empat bagian yaitu: Mobile Station (MS), Base Station Subsystem (BSS), Network and Switching Subsystem (NSS)
2.1. Mobile Station (MS)
Mobile Station merupakan sarana akses ke jaringan GSM yang menyediakan interfacing
terhadap pelanggan (seperti microphone, loudspeaker, display, dan keyboard). MS ini terdiri dari terminal dan SIM Card.
Terminal pada MS ini disebut pesawat
handphone (HP). SIM Card merupakan kunci pelanggan untuk dapat mengakses jaringan GSM, sehingga tanpa SIM Card, MS tidak dapat dioperasikan kecuali untuk emergency call
(international emergency number = 112). SIM Card dapat digunakan pada terminal yang berbeda. Jadi dapat mengganti terminal tanpa mengubah SIM Card.
2.2. Base Station Subsystem (BSS)
Base Station Subsystem (BSS) merupakan infrastruktur aspek radio seluler GSM. BSS secara langsung berhubungan dengan MS melalui air interface. Berdasarkan fungsinya BSS terdiri dari
Base Transceiver Station (BTS) dan Base Station Controller (BSC). Komunikasi antara BTS dengan BSC menggunakan protokol A-Bis.
2.3. Base Transceiver Station (BTS)
cell. Dan BTS ini dapat menggunakan antena
omnidirectional dan three directional.
BTS merupakan perangkat radio berhubungan langsung dengan MS melalui air interface melayani suatu area cakupan GSM.
Tiap BTS bertanggung jawab dalam penyediaan kanal radio bagi pelanggan, di mana kanal yang disediakan tiap BTS berbeda dengan kanal yang diberikan oleh BTS lain dengan tujuan agar tidak terjadi interferensi.
2.4. Base Station Controller (BSC)
BSC mengatur perpindahan pemakaian kanal MS dari satu BTS ke BTS lain, ataupun pada BTS itu sendiri (handover intra cell). Perpindahan tersebut dilaksanakan atas laporan MS tentang kuat dan mutu sinyal yang diterima MS.
Fungsi utama dari BSC adalah untuk pengaturan mobilitas. Pelanggan yang bergerak akan selalu bergerak berpindah – pindah, keluar dari satu cell
dan masuk ke cell lain. Dalam proses ini diperlukan waktu peralihan namun pembicaraan tidak boleh terasa adanya perubahan atau terasa terputus.
2.5.Network and Switching Subsystem
Subsystem NSS ini melakukan fungsi switching
bagi MS ke jaringan tetap (PSTN/ISDN) atau ke jaringan radio lainnya. NSS juga mengatur
database (data pelanggan dan data jaringan), dan mengatur signalling yang digunakan untuk menyambungkan dan memutuskan hubungan.
NSS merupakan inti dari jaringan GSM untuk interkoneksi hubungan pembicaraan MS. Sebenarnya pelaksanaan fungsi utama NSS dilakukan oleh MSC.
2.5.1 Mobile Service Switching Center
MSC merupakan pusat penyambungan yang mengatur jalur hubungan antar BSC ataupun antara BSC dengan jenis layanan telekomunikasi lain (PSTN, Operator GSM lain, AMPS, dll.). Fungsi utama dari MSC adalah untuk mengkoordinasikan pembentukkan panggilan (call set up) antara mobile station (MS GSM) dengan MS GSM atau user
PSTN.
Beberapa fungsi yang dilakukan oleh MSC adalah sebagai berikut:
1. Paging
2. Koordinasi untuk proses pembentukkan panggilan (call set up)
3. Location registration
4. Interworking function dengan jaringan lain 5. Pengaturan handover
6. Billing untuk semua subscriber
7. Signalling exchange antar interface yang berbeda
8. Sinkronisasi dengan BSS
9. Gateway SMS.
MSC memuat beberapa database yang tersimpan pada Home Location Register (HLR),
Visitor Location Register (VLR), Authentication Center (AuC), dan Equipment Identity Register
(EIR).
2.5.2 Short Message Service Center (SMSC) Salah satu feature yang menarik dari GSM adalah kemampuan untuk mengirimkan pesan data pendek (short message service)sampaidengan 160 karakter alphanumerik. SMS dikirim lewat kanal
signalling. Service SMS mirip seperti fungsi pager tetapi SMS ini memiliki kelebihan yaitu pelanggan dapat menerima dan mengirim pesan (pelanggan dapat menanggapi pesan yang diterima). Pada GSM terdapat dua jenis SMS yaitu:
a. SMS cell broadcast b. SMS Point – to – Point.
Pada SMS broadcast, pesan dipancarkan ke seluruh MS yang sedang aktif di satu cell yang memiliki kemampuan untuk menerima SMS.
Service yang diberikan SMS call broadcast bersifat satu arah dan informasi yang diberikan antara lain kondisi fisik, informasi saham, dan lain-lain. Sedangkan SMS poin-to-point memungkinkan pelanggan untuk mengirimkan pesan. Untuk dapat memberikan service SMS pada MS harus terdapat
software khusus yang dapat mengkodekan dan menyimpan pesan. Pesan disimpan di dalam SIM Card dan isi pesan dapat ditampilkan pada display
MS.
Service SMS memerlukan satu SMS service center yang akan menerima pesan yang dikirimkan pelanggan yang dituju, sehingga SMS service center dalam hal ini berfungsi sebagai store and forward system.
2.6 Peralatan
M S kabel data serial
notebook
G ambar 1: Konfigurasi perangkat monitoring
2.7 Software N-Monitor
Sofware yang digunakan penulis adalah N-Monitor yang dikhususkan untuk ponsel yang memiliki protokol F-BUS. Bentuk tampilan dari
software ini dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2: Mode N-Monitor dalam stand by
Berikut ini penjelasan dari parameter-parameter yang tertera pada software tersebut:
a. Model tampilan menu 1
Gambar 3: Lay Out Menu 1 pada N-Monitor
Keterangan:
a Kode H adalah kode perubahan kanal frekuensi
bbb Kanal frekuensi (CH), di mana
GSM 900: frek. MS ke BTS = [CH x 0,2 + 890] MHz (uplink) frek. BTS ke MS = [CH x 0,2 + 935] MHz (downlink)
GSM 1800 : frek. MS ke BTS = [1710 + (CH – 511) x 0,2] MHz (uplink) frek. BTS ke MS = [1805 + (CH – 511) x 0,2] MHz (downlink)
penggunaan kanal utk GSM 900 adalah 1 s.d. 124 sedangkan GSM 1800 adalah 512 s.d. 885.
ccc Besarnya sinyal terima dari BTS (dBm).
ddd Level sinyal pancar (TX). Berikut Level Pancar
Tabel 1: Level daya pancar
GSM
900) 16 15 14 13 12 11
(GSM
1800) 9 8 7 6 5
dBm 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 31
22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
4 3 2-0
30 29
34 35 36 37 39
e Time slot (0-7)
ff Timing advance (TA) : Level waktu yg diperlukan sinyal dari BTS ke MS ke BTS. Dari indikator ini dapat diperkirakan jarak antara BTS dengan MS yakni antara TA x 550 m dengan (TA+ 1) x 550 m
g Kualitas sinyal (07). Berikut Nilai BER -nya:
Tabel 2: Nilai BER
g 0 1 2 3 4 5 6 7
BER (%) <0,2 <0,4 <0,8 <1,6 <3,2 <6,4 <12,8 >12,8
mmmm Nilai radio link timeout. Tingkat pemutusan komunikasi. Jika nilainya makin besar maka koneksi buruk dan mungkin komunikasi terputus
nnn Parameter C1
ppp Parameter C2. Tingkatan level terima. Yakni: 0= < -110 dBm, 1=-110 s.d. –109 dBm, 2=-109 s.d. –108 dBm, … 62= -49 s.d. – 48 dBm, 63= > -48 dBm
oooo Jenis kanal pensinyalan yang digunakan oleh MS. Berikut penjelasannya
Tabel 3: Kanal trafik/pensinyalan AGCH Access Grant Channel digunakan
oleh BTS utk memberikan informasi ke MS tentang kanal yg dipakai oleh MS dalam membangun hubungan komunikasi. AGCH ditransmisikan downlink. BCCH Broadcast Control Channel yakni
jenis kanal yg dikirim BTS ke MS yang berisikan informasi tentang jaringan untuk identifikasi dan mendapat akses.
TEFR Traffic Enhance Full Rate. Kanal pensinyalan untuk mengirimkan informasi pembicaraan dengan kecepatan 13 kbps dan data 9,6 kbps. SDCC Stand Alone Dedicated Control
Channel yakni sistem pensinyalan yg digunakan untuk antara lain untuk membangun koneksi,
abbb ccc ddd e ff g mmmm
nnn ppp
identifikasi pengguna, pengiriman SMS.
CCCH Common Control Channel yakni jenis kanal yang digunakan saat MS dalam kondisi stand by
CBCH Cell Bradcast Channel yakni jenis kanal yang dikirim dari BTS ke MS untuk menyatakan sel tersebut aktif.
CCHR Gabungan antara CCCH dengan CBCH
SEAR MS sedang mencari jaringan yang aktif
NSPS No Serve Power Save yakni memberitahukan bahwa MS tidak dapat menjangkau jaringan yang aktif
b. Model tampilan bentuk tabel
Tampilan ini menunjukan kanal-kanal frekuensi yang sedang bekerja di wilayah sekitar ponsel. Adapun penjelasannya adalah sebagai berikut: ACT adalah kanal frekuensi yang sedang digunakan
oleh ponsel, NC x (Neighbour Cell) adalah kanal frekuensi dari sel tetangga lainnya, Chan adalah besarnya nilai kanal frekunsi, RxLv adalah besarnya nilai daya terima dalam dBm
c. Model tampilan pada status bar
Tampilan ini menyatakan identitas dari kanal frekuensi yang sedang digunakan oleh ponsel, yakni berupa kode area yang dinyatakan dengan LAC, kode sel yang dinyatakan dengan CID, nomor BSC yang dinyatakan dengan BSIC, dan Timing Advance yang dinyatakan dengan TA.
2.8 Pengambilan dan Analisa Data
Sebelum pengambilan data dimulai, dirakit seperti pada Gambar 1, lalu dihidupkan ponsel (SIM Card operator GSM yang akan diamati telah terpasang di ponsel) dan dilakukan koneksi dengan mengklik file nmon.exe. Selanjutnya untuk mempermudah pengamatannya akan dikelompokan menjadi dua mode yakni mode stand by (ponsel sedang siaga seperti pada Gambar 2) dan mode
dedicated.
a. Mode Stand By
Adapun yang dapat diamati pada mode ini adalah seperti pada Gambar 2 yakni besar kanal frekuensi = 40 yang diartikan sebagai GSM 900 dan untuk uplink menggunakan frekuensi 40x0,2+890 = 898 MHz dan downlink 40x0,2+935 = 943 MHz. Besarnya daya terima untuk frekuensi tersebut adalah –63 dBm yang diartikan dengan nilai 0,002 mW. Besarnya daya pancar yang tertera adalah xxx karena ponsel dalam kondisi siaga sehingga tidak memancarkan sinyal ke BTS (uplink). Nilai time slot yang diduduki adalah 0.
Nilai timing advance adalah 0 yang diartikan bahwa jarak BTS dengan MS sekitar 0x550=0 m s.d. 1x550m=550m. Besarnya kualitas sinyal (BER) ditandai dengan xxx yang artinya kondisi ponsel siaga dan kanal trafik yang sedang bekerja adalah CCCH. Selain itu juga dapat diamati identitas sel yang memancarkan kanal frekuensi 40 yakni pada status bar BTS-Test : kode area = 24842, kode sel = 31035 dan nomor BSC = 37. Demikian juga untuk kanal frekuensi tetangga yang lainnya dapat dilakukan pengujian melalui menu BTS-Test pada ponsel (seperti pada Gambar 3), misalnya untuk kanal frekuensi 31 dihasilkan oleh sel yang memiliki kode area = 24842, kode sel 31036 dan nomor BSC 37 seperti pada Gambar 4.
Gambar 3: Tampilan BTS TEST di ponsel
Gambar 4: Saat pengujian kanal frekuensi lain
b. Mode Dedicated
Mode ini didapat dengan melakukan panggilan atau menghubungi suatu nomor telepon. Pada mode
dedicated, muncul nilai level daya pancar (ditandai dengan “ddd”), kualitas sinyal (ditandai dengan “g””) dan Radio Link Timeout (ditandai dengan “mmmm”), dapat dilihat seperti Gambar 5.
Untuk indikator kanal frekuensi (CH) kadang kala ada huruf H di depan nilainya pada mode
dedicated. Ini berarti bahwa jaringan (BTS) dan ponsel sedang melakukan hopping frekuensi. Teknik hopping frekuensi ini juga salah satu teknik untuk meningkatkan kualitas jaringan, sehingga pengguna ponsel bisa berpindah-pindah kanal frekuensi secara otomatis apabila kanal frekuensi yang didudukinya tidak bagus. Teknik hopping
frekuensi ini juga dilakukan operator untuk meningkatkan daya guna alokasi frekuensi yang terbatas tadi. Teknik hopping frekuensi ini merupakan salah satu cara untuk menanggulangi terjadinya fading. Dari Gambar 5 didapat bahwa daya pancar adalah 5 yang berarti 33 dBm (lihat pejelasan di Tabel 1) atau 2000mW. Untuk kualitas sinyal adalah 0 yang berarti bahwa nilai BER berkisar di bawah 0,2 persen (lihat penjelasan Tabel 2). Sedangkan kanal trafik yang bekerja adalah TEFR dan menduduki time slot nomor 5.
Kesimpulan
1. Daya pancar, kualitas sinyal dan radio link timeout di suatu MS akan aktif jika dalam kondisi dedicated, begitu sebaliknya jika dalam kondisi stand by maka daya pancar, kualitas sinyal dan radio link timeout tersebut tidak aktif.
2. Teknik hopping frekuensi merupakan salah satu alternatif mengurangi pengaruh fading
pada sistem GSM.
3. Semakin rendah nilai kualitas sinyal (disimbolkan dengan g pada layout) maka komunikasi yang terjadi akan berjalan dengan baik.
4. Untuk pengujian kanal frekuensi yang lain dapat dilakukan secara manual melalui menu BTS Test di ponsel (seperti pada Gambar 3). 5. Frekuensi yang digunakan GSM adalah terdiri
dari frekuensi uplink dan frekuensi downlink.
Daftar Pustaka
Asha Merotha, 2000, GSM System Engineering, Prentice Hall
John G.Proaks, 1998, Communication System Engineering, Prentice Hall
R.L Freeman, 1997, Telecommunication Transmission Handbook, Prentice Hall
Sunomo, 2004, Pengantar Sistem Komunikasi Nirkabel, PT.Grasindo
