Media Transmisi Radio

A. Spektrum Elektromagnetik

Diagram berikut menunjukkan spectrum elektromagnetik yang dipakai dalam komunikasi.

Gambar Spektrum Elektromagnetik

B. Telepon Selular

Gambaran Sistem Selular GSM 

GSM, komunikasi Global System for Mobile, merupakan system komunikasi selular digital yang dengan pesat dapat diterima dan beredar luas di pasaran dunia, walaupun hanya dikembangkan dalam konteks Eropa. Sebagai tambahan transmisi digital, GSM menggabungkan beberapa servis dan keistimewaan yang lebih maju, termasuk kompatibilitas ISDN dan worldwide roaming pada jaringan GSM lainnya. Servis yang lebih maju dan arsitektur GSM telah menjadikannya sebuah model untuk sistem selular masa depan generasi ketiga, seperti UMTS.

C.  Pengenalan dan Sejarah GSM

Perkembangan dimulai pada tahun 1982, saat Conference of European Posts and Telegraphs (CEPT) membentuk kelompok belajar yang disebut Groupe Spécial Mobile (arti inisial GSM). Kelompok tersebut mempelajari dan mengembangkan sistem selular publik pan-Eropa dalam frekuensi 900 MHz, menggunakan spectrum yang telah ditempatkan terlebih dahulu.

Pada waktu itu, terdapat beberapa sistem selular analog yang berlainan di beberapa negara Eropa. Beberapa kriteria dasar untuk sistem yang mereka ajukan adalah:

1)   Kualitas bicara subyektif yang baik

2)   Biaya servis dan terminal yang rendah

3)   Membantu untuk international roaming

4)   Kemampuan untuk menyangga terminal genggam

5)   Membantu untuk jarak servis baru dan fasilitas

6)   Efisiensi spectral 

7)   Kompatibilitas ISDN 

Pada tahun 1989, tanggung jawab GSM dialihkan ke European Telecommunication Standars Institute (ETSI), dan rekomendasi tahap I diumumkan pada tahun 1990. Pada waktu itu, Inggreris meminta spasifikasi berdasarkan pada GSM tetapi untuk berat jenis pemakai yang lebih tinggi dengan tenaga stasion bergerak yang kecil dan bekerja pada 1.8 GHz. Spesifikasi untuk sistem ini disebut Digital Cellular System (DCS1800) yang dipublikasikan pada tahun 1991. Operasi komersial jaringan GSM dimulai pada pertengahan 1991 di negara-negara Eropa. Pada awal tahun 1995, ada 60 negara dengan operasional atau rencara jaringan GSM di Eropa, Timur Tengah, Timur Jauh, Australia, Africa, dan Amerika Selatan dengan total lebih dari 5.4 juta pelanggan.

D. Servis yang diberikan GSM

GSM dirancang memiliki interoperabilitas dengan ISDN dan pelayanan yang diberikan oleh GSM merupakan bagian dari standar pelayanan ISDN. Pembicaraan merupakan yang paling pokok, dan paling penting teleservis disediakan oleh GSM.

Selanjutnya, berbagai servis data ditunjang dengan user (pengguna) bit rates hingga 9600 bps. Terminal-terminal yang dipasang GSM dapat berhubungan dengan PSTN, ISDN, Packet Switched dan Circuit Switched Public Data Networks, melalui beberapa metode dengan menggunakan transmisi synchronous atau asynchronous. Juga dibantu Group 3 facsimile service, videotex, dan teletex. Servis GSM lainnya mencakup cell broadcast service, dimana pesan seperti traffic reports, dipancarkan ke pemakai dalam sel-sel tertentu.

Sebuah servis GSM yang unik, Short Message Service, membolehkan pemakai untuk mengirim dan menerima pesan alphanumeric point-to-point sampai dengan beberapa puluh bytes. Hampir sama dengan servis paging tetapi lebih komprehensif, membolehkan pesan dua arah, menyimpan dan menyampaikan pengiriman, dan pemberitahuan pengiriman yang berhasil.

Pelayanan pelengkap memperbanyak teleservis yang mendasar. Dalam spesifikasi Tahap I, servis pelengkap termasuk variasi call forwarding dan call barring, seperti Call Forward on Busy atau Barring of Outgoing International Calls. Beberapa sevis tambahan lainnya termasuk multiparty calls, advice of charge, call waiting, dan penyajian identifikasi calling line akan diajukan pada spesifikasi Tahap 2.

E. Arsitektur Sistem

Arsitektur fungsional sistem GSM  dapat terbagi dalam  mobile station, the base station subsystem, dan the network subsystem. Tiap sub sistem terdiri dari fungsional nyata yang berhubungan melalui beberapa interface (antara muka) menggunakan protokol tertentu.

F.  Mobile Station (Stasion Bergerak)

Mobile station pada GSM benar-benar merupakan dua hal yang nyata. Perangkat keras (hardware) yang aktual adalah pesawat mobile yang merupakan anonymous. Informasi langganan yang mencakup pengidentifikasi  unik yang disebut International Mobile Subscriber Identity (IMSI), disimpan dalam Subscriber Identity Module (SIM),  digunakan sebagai kartu pintar (smart card). Dengan memasukkan kartu SIM ke dalam pesawat mobile GSM apa saja,  pemakai dapat menelpon atau menerima telepon pada terminal itu dan menerima servis lainnya. Dengan melepaskan informasi pelanggan dari terminal tertentu, mobilitas pribadi disajikan untuk pemakai GSM.

G. Base Station Subsystem

Base Station Subsystem terdiri dari dua bagian yaitu Base Transceiver Station (BTS) dan Base Station Controller (BCS). BTS menempatkan  radio transceiver yang menetapkan suatu sel dan mengendalikan radio protocol interface (antara muka) dengan mobile station. Dikarenakan jumlah BTS yang besar, kebutuhan untuk sebuah  BTS adalah keras,  tahan,  mudah dibawa dan biaya yang minim. Base Station Controller (BSC) mengatur sumber-sumber radio untuk sebuah BTS atau lebih melewati Abis interface (antara muka). Ia mengatur saluran interface (antara muka) radio (memasang, merubah, mencari frekuensi, dsb) juga penyerahan.

H. Network Subsystem

Komponen utama Network Subsystem adalah Mobile services Switching Centre (MSC). Ia bertindak seperti swiching node PSTN atau ISDN biasa, dan selanjutnya memberikan semua keperluan untuk mengatur mobile subscriber, termasuk pendaftaran, bukti keaslian,  lokasi terakhir, penyerahan inter-MSC, dan call routing ke roaming subscriber. Servis tersebut diberikan berkaitan dengan empat database pintar yang bersama-sama dengan MSC dari Network Subsystem. MSC juga menyediakan hubingan ke network umum.

I. Aspek-Aspek Transmisi Radio

Spektrum radio pada band 890-915 MHz untuk uplink (mobile station ke base station) dan 935-960 MHz untuk downlink telah disediakan untuk mobile networks di Eropa. Sedikitnya 10 MHz pada tiap band disediakan untuk  GSM. Spektrum 2x25 MHz ini terbagi dalam 200 kHz pembawa frekuensi menggunakan FDMA. Satu atau lebih pembawa frekuensi ditempatkan ke base station tersendiri, dan tiap pembawa tersebut terbagi dalam slot delapan menggunakanTDMA. Kelompok delapan kali slot yang berurut dari frame TDMA, dengan durasi 4.615 ms. Sebuah saluran transmisi menempati posisi slot satu pada sebuah sisi TDMA. Frame-frameTDMA dari sebuah pembawa frekuensi dihitung, lalu baik mobile station maupun base station disinkronasikan pada jumlah tersebut. Frame yang lebih besar dibentuk dari kelompok frame TDMA 26 dan 51 (terdapat juga kelompok yang lebih besar)  dan diletakkan pada frame tersebut mendefinisikan jenis dan fungsi sebuah saluran.

J. Speech dan Penandaan Saluran

Speech pada GSM ditandai secara digital pada rate 13 kbps, dikenal dengan sebutan full-rate speech coding. Hal ini cukup efisien disbanding dengan ISDN standar pada rate 64 kbps. Salah satu tambahan Tahap 2  yang paling penting adalah pengenalan  half-rate speech codec yang bekerja pada kisaran 7 kbps, secara efektif menambah kapasitas sebuah network. Stream digital 13 kbps  (260 bits every 20 ms) ini telah memberikan koreksi error ditambahkan oleh encoder konvolusional. Gross bit rate setelah penandaan saluran adalah 22.8 kbps (atau 456 bits tiap 20 ms).  456 bit ini terbagi dalam 8 balok 57-bit, dan hasilnya ter-interleave  diantara delapan kali berturut-turut rekahan slot untuk perlindungan terhadap error pecah transmisi.

Tiap waktu slot burst adalah 156.25 bits dan terdiri dari dua 57-bit blok, dan 26-bit sequensi training dipakai untuk equalisasi. Sebuah burst ditransmitkan pada 0.577 ms untuk  total bit rate  270.8 kbps, dan dimodulasikan menggunakan Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK) pada frekuensi pengantar 200 kHz. Sequensi training 26-bit merupakan pola yang dikenal yang dibandingkan dengan pola yang diterima dengan harapan dapat mengatur sinyal asal lainnya. Membawa error control dan equalisasi yang disumbangkan untuk robustness sinyal radio GSM terhadap gangguan dan multipath fading.

Digital TDMA sinyal biasa menjadikan beberapa proses untuk mengembangkan kualitas transmisi, meningkatkan  kekuatan baterai mobile, dan mengembangkan efisiensi spectrum. Termasuk didalamnya transmisi terputus, pencarian frekuensi dan penerimaan terputus saat memonitor saluran paging. Gambaran lain yang dipakai oleh GSM adalah power control, yang dipakai untuk mengecilkan power transmisi radio mobile dan BTS, serta mengurangi jumlah gangguan co-channel yang muncul.

K.  Pemancar Radio Microwave

Transmisi Microwave menggunakan sinyal frekuensi radio yang sangat tinggi. Line-of-sight diambil dari satu station microwave repeater ke station berikutnya (lihat gambar dibawah). Dikarenakan lekukan bumi, repeater diperlukan pada tiap 40 kilometer.

Gambar Transmisi Gelombang Micro (Microwave)

L. Transmisi Satelit

Transmisi satelit membutuhkan tiga komponen:

1) Sebuah station bumi untuk transmit pesan/message ke satelit seperti gelombang radio.

2)   Sebuah transponder yang diletakkan pada satelit, yang menerima pesan dan merelay ke station bumi lainnya.

3) Station bumi (pada dasarnya piringan satelit) yang menerima pesan.

Gambar Transmisi Satelit

Satelit yang ditunjukkan pada gambar diatas dalam circular orbit 36,200 kilometer di atas equator. Ia mengelilingi bumi sekali tiap 24 jam. Selama bumi berputar pada porosnya sekali dalam 24 jam, satelit selalu berada dalam posisi yang sama. Satelit tersebut berada dalam orbit geostationary.

Keuntungan utama transmisi satelit adalah kemampuannnya untuk menyiarkan kira-kira sepertiga permukaan bumi dengan serentak. Hal ini tidak berlangsung secara normal tetapi spot beams dapat memancarkan langsung ke lokasi yang dituju (lihat gambar dibawah). Ini berarti sinyal yang berbeda dapat dipancarkan ke area yang berbeda pada waktu yang sama dari satelit yang sama.

Gambar Transmisi Satellite Spot Beams