DCS 1800 (Digital Cellular System 1800 )

Sistem komunikasi bergerak yang berlaku di suatu negara disesuaikan dengan keadaan geografisnya, sehingga masing-masing negara mempunyai sistem komunikasi sendiri-sendiri. Di Amerika dengan D-AMPS, CDMA dan PCS 1900, Eropa dengan DCS 1800 dan DECT, Jepang dengan PHS dan negara-negara di Asia dengan D-AMPS dan DCS 1800. Semua sistem mempunyai kelebihan yang disesuaikan dengan perkembangan negara yang bersangkutan. Di negara kita sendiri sedang mempertimbangkan kemungkinan aplikasi bagi sistem PCS (Personal Communication Service) tersebut

Implementasi PCS harus memperhitungkan faktor-faktor diantaranya:
1. Sistem harus memenuhi kebutuhan pasar untuk dimutakhirkan sehingga mampu beradaptasi dengan teknologi masa depan.
2. Sistem harus mempunyai basis teknologi yang sudah mapan.
3. Diproduksi oleh lebih dari satu vendor.
4. Dapat berkompetisi dari sisi kualitas maupun harga.
5. Mempunyai kapasitas tinggi untuk konsumsi daerah urban.
Pemerintah Indonesia sedang mempertimbangkan sistem PCS yang akan secara resmi digelar di Indonesia. Diantaranya yang sedang menjalani tahap uji coba atau pilot project adalah DCS 1800 dan PHS.
Dalam artikel ini yang akan dibahas adalah sistem DCS 1800 atau GSM 1800 yang meliputi pengenalan DCS 1800, Traffic Management, Signalling dan Transmission.

DCS 1800
Digital Cellular System 1800 atau DCS 1800 adalah standar sistem turunan dari standar GSM yang dikembangkan oleh ETSI (European Telecommunication Standard Institute).
GSM merekomendasikan DCS 1800 untuk kebutuhan Digital Personal Communication System dan mengusulkan pita frekuensi 1800 MHz, yang mempunyai kapasitas trafik tiga kali lebih besar daripada jaringan selular lainnya karena kanal trafik yang tersedia lebih banyak. Diameter sel mulai dari 200 meter sampai 8 km yang diimplementasikan untuk jaringan PCS memungkinkan pengaturan daya jangkau menurut kebutuhan intensitas trafik. Daya transmisi yang rendah diperlukan untuk jangkauan pendek dan kondisi propagasi di ban 1800 MHz menunjang penggunaan spektrum frekuensi yang effisien karena potensi reusability yang tinggi dari frekuensi transmisi.
Jaringan DCS 1800 dikembangkan dengan menggunakan jaringan komunikasi bergerak yang intelejen untuk menunjang tingkat keandalan dan ketersediaan yang tinggi. Selain itu sistem ini memungkinkan standar mobile baru dikombinasikan dengan yang sudah ada. Dengan basis GSM ini, DCS 1800 merupakan sistem yang cukup mature yang tidak hanya mengoptimalisasi kekuatan awal untuk pengembangan dimasa depan, tetapi memudahkan feature-feature GSM dapat segera dipergunakan.

Karakteristik utama DCS 1800 adalah sebagai berikut :

Parameter Nilai
Frekuensi 1780 - 1880 MHz
Metoda akses TDMA
Spasi f carrier 200 KHz
Metoda modulasi GMSK
Kecepatan transmisi 270,83 knps
Daya keluaran transmisi 100 - 250 mW
Pengkodean suara 22,8 kbps RELP
Juml kanal f pembawa 8 time slot
Radius sel 0,2 - 8 Km


Evolusi DCS 1800 dari GSM
• 1982 CEPT menginisialisasi sistem baru bernama GSM
• 1985 CEPT membuat keputusan jadwal waktu dan action plan
• 1986 CEPT telah melakukan tes delapan eksperimen sistem di Paris
• 1987 Memorandum of Understanding (MoU), mengalokasikan frekuensi :
- 890-915 uplink (dari MS ke Base Station)
- 935-960 downlink (dari Base Station ke MS)
• 1988 ETSI dibuat meliputi anggota administrasi, industri dan pemakaian secara group.
• 1989 rekomendasi terakhir dan spesifikasi.
• 1991 pertama kali diresmikannya istilah GSM
• 1992 operator Australia yang pertama kali sebagai operator non Eropa yang menandatangani GSM pada MoU.
• 1992 alokasi frekuensi baru
- 1710-1785 uplink
- 1805-1880 downlink

Traffic management
Sistem DCS 1800 menyimpan Database pelanggannya pada SIM (Subscriber Identity Module). Informasi yang ada pada SIM adalah penanganan keamanan informasi, identitas pelanggan, informasi keberadaan pelanggan pada jaringan, access right, jaringan yang disukai dan yang tidak disukai.
Data yang bersifat permanen akan disimpan pada HLR (Home Location Register), data yang temporary disimpan di VLR (Visitor Location Register) yang menyatu dengan MSC.

Location update
Pada proses ini MS (Mobile Station) selalu mengirim informasi kepada jaringan. Pada jaringan keberadaan MS di monitor melalui VLR dari SIM card, jika MS menempati lokasi yang berbeda, maka akan melakukan location update baru lagi.


Call set up
1. Call set up di GSM jaringan PSTN originated call, dengan mengakses nomor Mobile Subscriber International ISDN Number (MSISDN)
MSISDN = CC + NDC + SN
CC = Country Code
NDC = National Destination Code
SN = Subscriber Number
2. Call set up di jaringan GSM, panggilan melalui PSTN melalui jaringan GSM, dimana MSC terhubung dengan PSTN untuk mengetahui Gateaway MSC (GMSC). Kemudian GMSC menganalisa MSISDN yang telah diterima. Database pelanggan GSM hanya diberikan oleh HLR, GMSC meminta HLR untuk beberapa routing informasi untuk mengetahui kemana rute panggilan.
Database pada HLR berisi :
IMSI = MCC + MNC + MSIN
IMSI = International Mobile Subscriber Identity
MCC = Mobile Country Code (3 digits)
MSIN = Mobile Subscriber Identity Number (10 digits)
MNC = Mobile Network Code (2 digits)
Proses yang terjadi :
• HLR menerima alamat subscriber dari VLR dari databasenya.
• HLR mengirim permintaan routing informasi message ke target MSC/VLR.
• Target MSC/VLR untuk menempatkan MSRN (Mobile Subscriber Roaming Number) untuk panggilan.
• MSRN = CC + NDC + SN
• Format MSRN sama dengan MSISDN.
• MSRN juga mempunyai cukup informasi untuk memungkinkan GMSC melewatkan panggilan ke target MSC.
• Target MSC memajukan MSRN ke MSC.
• HLR mmajukannya ke originating MSC.
• Originating MSC menganalisa MSRN.
• Tipe nomor telepon memungkinkan format panggilan menjadi tertuju ke MSC.

Network subsystem
• Berisi : MSC, VLR dan HLR
• Berfungsi : sebagai kontrol panggilan, mobility management, signalling (terhadap BSS, jaringan lain, ke elemen NSS lain), menangani data subscriber dan menempatkan subscriber untuk mobile terminated calls.

Location areas
• Location area adalah daerah MSC/VLR yang terbagi dalam daerah kecil.
• Pelanggan bisa berpindah pada tempat ini tanpa harus melakukan location update.
• Maksimum ukuran LA dapat menjadi satu daerah MSC dan minimum adalah satu sel.
• Panggilan dilakukan dalam semua sel LA dimana pelanggan saat itu.
• LAI = MCC + MNC + LAC
• LAI = Location Area Identity
• LAC = Location Area Code
• MCC = Mobile Country Code
• MNC = Mobile Network Code
Base station subsystem
• Terdiri dari Base Station Controller (BSC), Base Transceiver Station (BTS), Transcoder (TC).
• Fungsi :
• Radio Path Control, kontrol BTS dan TC, sinkronisasi dengan MSC.
• Air dan A interface signalling, connection antara MS-NSS.
• Manajemen mobility dan speech transcoding.
• Mengumpulkan data statistik.


Mobile originated call
Pemakai MS men-dial nomor, terjadi proses:
• MSC menerima dengan menganalisa data pelanggan yang dipanggil untuk memastikan MSC akan mengautorisasi atau membatalkan pemekaian jaringan, mengaktifkan permintaan layanan dan rute panggilan.
• Jika telah men-dial nomor MSISDN MS lain pada jaringan yang sama, HLR akan mendapatkan MSRN (prosedur yang sama dengan PSTN originating call).
• Jika ke nomor PSTN melalui GMSC.

Tipe location update
• Power on, maka diketahui IMSI dan Location Registration.
• Generic, dilakukan setiap waktu MS berubah Location area.
• Periodic, dilakukan setelah preset timer berakhir, sejak transaksi terakhir dengan jaringan. Penghitungan waktu bebas oleh operator jaringan.

Handovers
1. Handover terjadi saat kapasitas sel mendekati maksimum, MS akan dipindah pada sel tetangga dengan traffic yang lebih rendah.
2. Handover terjadi juga karena kualitas sinyal dan kekuatan pancar, dimana MS tidak dapat lagi menggunakan frekuensi tersebut, maka MS akan pindah ke sel baru. BSc mengontrol pemindahan sel menjadi handover.
Tipe-tipe handover
1. Handover cell :
Intra cell –Intra BSC handover
Inter cell – Intra BSC handover
Inter cell – Inter BSC handover
2. Handover MSC :
Inter MSC handover
Intra MSC handover

Charging
Charging dikenakan untuk pengadministrasian instalasi, administrasi pelayanan dan pemakaian jaringan. Untuk charging pengumpulan data dilakukan MSC (Charging Records). Untuk transfer charging data dilakukan oleh MSC (Billing Centre).

Network Management Subsystem (NMS/2000)
Fungsi dari NMS :
• Manajemen kesalahan, dimana satu poin untuk menyusun semua kesalahan dan mengumpulkan laporan alarm dari elemen jaringan.
• Manajemen konfigurasi, untuk manajemen konfigurasi jaringan radio dan menjaga ketepatan data dalam status elemen jaringan.
• Manajemen performansi, untuk mengumpulkan data pengukuran dari elemen jaringan dan menghasilkan performansi dari data mentah.
Security
• Autentikasi, dimana masing-masing pelanggan mempunyai kunci identitas Ki, tersimpan dalan AC (Authentication Centre) dan SIM Card.
• Ciphering, dimana pembicaraan akan melalui proses enkripsi dan dilewatkan pada udara dari pembicaraan yang sudah di enkripsi.
• IMEI (International Mobile Equipment Identity) Checking, dilakukan dengan memastikan ME dengan memeriksa kepastian data apakah sebagai pelanggan melalui operator sehingga mencegah adanya telepon yang tidak cocok, melalui Identity EIR (Equipment Identity Register) oleh HLR.
• User Confidentiality (merahasiakan user), dimana dengan IMSI identitas subscriber akan dirahasiakan, jika sukses pada location update, maka MS teralokasi dengan TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity), sehingga dalam bertransaksi dalam jaringan GSM/DCS dengan TMSI. Juga ditambahkan dengan kode PIN (Personal Identification Number) pada SIM card, dimana bisa melakukan hubungan jika memasukkan PIN.

TELESERVICES
Speech (Telephony), Emergency calls, Short Message Service (Mobile terminated), Short message Service (Mobile originated), Short message service (Cell broadcast), Group 3 facsimile transmission (dengan alternate speech) dan Automatic group 3 facsimile transmission.

SIGNALLING
Signalling adalah proses yang harus di lakukan dalam melakukan komunikasi, untuk membangun hubungan dan juga untuk memutuskan hubungan.
Dalam signalling pada sistem DCS 1800 ini dilakukan oleh protokol SS7. Pada jaringan DCS 1800 SS7 adalah menghubungkan antara MSC, BSC, HLR dan PSTN.
SS7 berisi bagian-bagian yang mempunyai tugas yang berbeda-beda. Isi dari SS7 adalah sebagai berikut :
1. MTP (Message Transfer Part), bertanggungjawab dalam mentransfer message dari satu elemen jaringan ke elemen lain dalam jaringan yang sama. MTP terdiri dari 3 layer.
2. elemen yang lain dalam jaringan yang sama, dimana MTP terdiri dari 3 layer.
3. TUP (User Part of the message brought by MTP), dimana berperan untuk mencocokkan dengan penyusunan, pengawasan dan pembubaran koneksi panggilan. TUP berisi dua varian, yaitu NUP dan ISUP.
4. SCCP (Signalling Connection and Control Part), fungsi utamanya adalah menyediakan virtual koneksi dan signalling tanpa penghubung.
5. BSSAP (Base Station Subsystem Application Part) adalah layer protokol yang bertanggungjawab untuk hubungan spesifikasi GSM antara MSC
dan BSC, dan MSC dan MS.
6. MAP (Mobile Application Part) adalah protokol khusus GSM untuk aplikasi yang tidak berhubungan dengan panggilan antar elemen NSS (Network Subsystem Summary).
7. TCAP (Transaction Capabilitas and Application Part) merupakan layer protokol yang bertanggung jawab untuk menyediakan pelayanan untuk MAP dengan menangani transaksi message MAP antara elemen multipel.

Signalling adalah mentransfer informasi antara subscriber interface points dan jaringan juga antara elemen yang berbeda dalam jaringan untuk membantu membentuk hubungan.
Informasi signalling adalah pertukaran sebagai kumpulan standar message yang mana sudah dikembangkan dan distandarisassi dalam sistem SS7 sekarang. Jaringan GSM memerlukan signalling yang berhuibungan dengan
panggilan yang dimungkinkan dengan SS7. SS7 digunakan pada jaringan PSTN tidaklah cukup untuk mengisi persyaratan pada jaringan GSM, dengan demikian protokol khusus GSM telah terbangun.

Basis pada SS7 adalah MTP, dimana ia bertanggung jawab untuk mentransfer message signalling dari satu elemen ke elemen yang lain dengan jaringan signalling yang sama. TUP/ISUP adalah bagian user dari MTP yang menangani kontrol call. SCCP diperlukan untuk virtual koneksi dan signalling tanpa koneksi. BSSAP digunakan untuk signalling antara MSC-BSC dan MSC-MS. MAP diperlukanuntuk signalling antara elemen NSS.

TRANSMISION
DCS 1800 mempunyai frekuensi
Kerja : uplink 1710 – 1785 MHz
Downlink 1805 – 1880 MHz

Mempunyai pasangan frekuensi 1710-1805 MHz; 1710,2-1805,2 MHz; …;1785-1880 MHz. Jadi menggunakan Duplex frekuensi 95 MHz, dengan 374 carrier. Menggunakan metoda akses TDMA dengan 8 time slot.
Pada proses transmisi ada dua tipe kanal yang digunakan, yaitu physical channels dan logical channels. Physical channels terdiri dari 8 time slots pada TDMA frame, dimana nomor pada physical channels adalah selalu 8 tiap frekuensi carrier.
Untuk proses call set-up, MS akan meminta nomor kanal yang akan digunakan selama call set-up. Proses permintaan kanal selama call set-up :
• Kanal mengirimkan informasi untuk MS tuning pada frekuensi tertentu.
• Kanal akan mengirimkan informasi sinkronisasi.
• Kanal memberi informasi tentang jaringan untuk membantu MS mengetahui frekuensi pada sel yang akan digunakan di sekitar sel.
• Kanal mengirim permintaan MS untuk menginisialisasi call set-up.
• Kanal akan meng-set up suatu panggilan.
• Kanal akan mengirim informasi handover.
• Kanal menempatkan pembicaraan.
• Kanal melakukan terus kontrol.

Permasalahan yang akan terjadi adalah tidak adanya kanal untuk pembicaraan. Solusi adalah dengan terus memberikan lebih dari satu tipe informasi pada kanal dengan sharing.

Pada Logical Channels dibagi menjadi dua tipe, yaitu Common Channels dan Dedicated Channels. Common Channel terbagi menjadi Broadcast channel dan Common Control Channels.

Broadcast Channels berisi :
• Frequency Correction Channel (FCCH) berupa gelombang sinus murni, berfungsi untuk MS mencari kanal untuk switch on dan hanya untuk downlink.
• Sybchronisation Channel (SCH), setelah mengunci penggunaan frekuensi, MS akan sinkronisasi dengan SCH, dimana SCH berisi BSIC untuk BTS dan nomor TDMA frame (digunakan untuk enkripsi).
• Broadcast Contro Channel (BCCH) yang memberikan informasi tentang BTS mengenai pemakaian frekuensi, frekuensi hopping sequence, kombinasi kanal, paging groups dan informasi sekitar sel.
Common Control Channels berisi :
• Paging Channel (PCH) untuk dowwnlink kanal dan penggunaan BTS untuk memangil MS.
• Random Access Channel (RACH) untuk uplink kanal, untuki permintaan MS pada dedicated control channel, selain itu untuk MS originated calls.
• Access Grant Channel (AGCH) untuk downlink kanal dan BTS memberikan dedicated control channel.

Sedangkan Dedicated Channels terbagi menjadi Dedicated Control Channels dan Traffic Channels.

Dedicated Control Channels berisi :
• Stand Alone dedicated Control Channel (SDCCH) berupa bi-directional kanal, untuk pemakaian prosedure call set up dan autentikasi, TCH memberikan persetujuan penggunaan SDCCH.
• Slow Assiciated Control Channel (SACCH) bersama dengan SDCCH dan TCH, melakukan kontrol power MS, timing alignment dan measurement reports.
• Fast Associated Control Channel (FACCH) bersama dengan TCH melakukan kontrol komunikasi, handover.
Traffif Channels berisi :
• Traffic Channel, Full Rate (TCH/F) berupa bi0directional kanal, untuk trnasmisi data dengan kecepatan 13 kbit/s.
• Traffic Channel, Half Rate (TCH/H) berupa bi-directional kanal, untuk transmisi data dengan kecepatan 6-7 kbit/s dan standarisasi pengkodean pembicaraan yang belum selesai.
• Enchaunch Full Rate (TCH/AFR)

Berbagai tipe burst pada proses transmisi diudara :
1. Frequency Correction Burst, penggunaan pengiriman FCCH kanal.
2. Synchronisation Burst, untuk mengirim sinkronisasi.
3. Access Burst, digunakan untuk mengirim informasi RACH, dimana RACH berisi pesan pertama dari MS ke BTS dan membantu coverage BTS untuk mengukur jarak MS dari BTS dan mengirimkan informasinya.
4. Normal Burst, pemakaian untuk mengirim informasi logocal channels.

Pada transmisi juga akan melalui media udara, maka dilakukan solusi dengan cara Viterbi Equalisation dan Channel Coding. Selain itu jika terhalang bukit pada proses transmisi (shadowing) dilakukan solusi dengan Adaptive Power Control.
Tipe-tipe konfigurasi BTS yang digunakan ada 3, yaitu Omnidirectional BTS, 3 sectirised BTS dan 2 sectorised BTS. Koneksi antara BSC dan BTS ada beberapa tipe, yaitu Point to Point Connection, Multi drop Chain dan Multi droop loop.

Permasalahan logistik yang ada pada Physical Channel, berupa :
1. Banyak fungsi yang memungkinkan MS untuk melakukan percakapan.
2. Masing-masing fungsi memerlukan logical channel yang terpisah, karena isi data yang berbeda.
3. Mempunyai Control channels (set up call) dan Traffic Channels (speech/data).
4. Pada sel kecil, dengan hanya satu frekuensi carier terjadi masalah, dimana ada 11 logical control channels yang menjadi lokasi map tanpa physical channels. Ada delapan physical channels yang tersedia, ini memungkinkan untuk memberikan physical channel yang terpisah untuk masing-masing logical channels.
5. Solusi lokasi map hanya satu atau dua physical channels untuk fungsi kontrol, yang lain untuk cadangan. Artinya control channels harus sharing ke sesama physical resources.