Global System for Mobile Communications (GSM): Standar Global yang Mengubah Dunia

Global System for Mobile Communications (GSM) adalah salah satu standar telekomunikasi seluler digital paling berpengaruh dan paling banyak digunakan di dunia. Dikembangkan di Eropa pada tahun 1980-an, GSM hadir sebagai respons terhadap fragmentasi sistem seluler analog generasi pertama (1G) yang tidak kompatibel antar negara. Tujuannya adalah untuk menciptakan standar pan-Eropa yang memungkinkan roaming internasional dan meningkatkan efisiensi spektrum radio.

Sejak debutnya pada tahun 1991, GSM dengan cepat menjadi standar de facto untuk komunikasi seluler 2G (generasi kedua), membawa era baru dalam komunikasi suara berkualitas tinggi, layanan pesan singkat (SMS), dan mobilitas yang belum pernah ada sebelumnya. Dampaknya sangat besar, mengubah cara miliaran orang berkomunikasi, berbisnis, dan terhubung satu sama lain.

Sejarah dan Evolusi GSM

Sebelum GSM, jaringan seluler di berbagai negara menggunakan standar analog yang berbeda (misalnya, NMT di negara-negara Nordik, TACS di Inggris, AMPS di Amerika Utara). Ini berarti ponsel yang dibeli di satu negara tidak dapat digunakan di negara lain, membatasi mobilitas.

• 1982: Konferensi Pos dan Telekomunikasi Eropa (CEPT) membentuk Groupe Spécial Mobile (GSM) untuk mengembangkan standar seluler digital pan-Eropa.
• 1987: Spesifikasi teknis dasar untuk GSM mulai dikembangkan, berfokus pada penggunaan teknik digital untuk transmisi suara.
• 1991: Jaringan GSM komersial pertama diluncurkan oleh Radiolinja di Finlandia.
• Awal 1990-an: GSM mulai menyebar ke seluruh Eropa dan kemudian ke seluruh dunia, dengan akronimnya diubah menjadi Global System for Mobile Communications untuk mencerminkan cakupan globalnya.
• 1997: Layanan GPRS (General Packet Radio Service) diperkenalkan, menandai evolusi ke 2.5G. GPRS memungkinkan transmisi data berbasis paket, membuka jalan bagi internet seluler awal, pengiriman MMS, dan email.
• 2000-an Awal: EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution), sering disebut 2.75G, diperkenalkan. EDGE meningkatkan kecepatan data GPRS secara signifikan dengan modulasi yang lebih efisien, mendekati kecepatan 3G awal.
• 2000-an Akhir hingga Sekarang: Meskipun teknologi 3G, 4G (LTE), dan 5G telah mendominasi, GSM (2G) tetap relevan di banyak bagian dunia, terutama untuk layanan suara dasar dan area pedesaan karena jangkauannya yang luas dan biaya operasional yang lebih rendah.

Arsitektur Jaringan GSM

Jaringan GSM dibagi menjadi beberapa subsistem utama yang bekerja sama untuk menyediakan layanan komunikasi. Struktur modular ini memungkinkan skalabilitas dan pengelolaan yang efisien.

1. Mobile Station (MS) / Mobile Equipment (ME): Ini adalah perangkat yang digunakan oleh pengguna akhir, yaitu ponsel Anda. MS terdiri dari dua bagian utama:
   • Mobile Equipment (ME): Perangkat keras ponsel itu sendiri (misalnya, iPhone, Samsung Galaxy). Setiap ME memiliki nomor identifikasi unik yang disebut IMEI (International Mobile Equipment Identity).
   • Subscriber Identity Module (SIM) Card: Ini adalah kartu pintar yang dapat dilepas yang menyimpan informasi pelanggan, termasuk IMSI (International Mobile Subscriber Identity) unik, nomor telepon, kunci otentikasi, daftar kontak, dan pesan. SIM card membuat ponsel menjadi pribadi dan memungkinkan roaming.
2. Base Station Subsystem (BSS): BSS bertanggung jawab untuk mengelola komunikasi antara ponsel dan jaringan inti. Ini terdiri dari:
   • Base Transceiver Station (BTS): Ini adalah bagian radio dari jaringan, biasanya menara seluler yang Anda lihat. BTS berisi transceiver radio, antena, dan peralatan lain yang diperlukan untuk komunikasi nirkabel dengan MS. Setiap BTS mencakup area geografis yang disebut sel (cell). BTS bertanggung jawab untuk enkripsi dan dekripsi sinyal radio.
   • Base Station Controller (BSC): BSC mengontrol beberapa BTS. Ini bertanggung jawab untuk manajemen sumber daya radio, handover (perpindahan panggilan dari satu sel ke sel lain), dan alokasi kanal radio. BSC berfungsi sebagai titik konsentrasi lalu lintas dari banyak BTS ke jaringan inti.
3. Network and Switching Subsystem (NSS) / Core Network: Ini adalah “otak” dari jaringan GSM, yang menangani fungsi switching panggilan, manajemen mobilitas, dan interkoneksi dengan jaringan lain. Komponen utamanya meliputi:
   • Mobile Switching Centre (MSC): Ini adalah inti dari jaringan GSM. MSC bertanggung jawab untuk switching panggilan suara, routing panggilan (baik antar-ponsel, ke jaringan telepon tetap/PSTN, atau ke jaringan lain), manajemen mobilitas (seperti pembaruan lokasi dan handover antar-BSC), dan penagihan.
   • Home Location Register (HLR): Ini adalah basis data permanen yang menyimpan semua informasi pelanggan yang terdaftar di jaringan penyedia layanan tersebut. Informasi ini mencakup IMSI, nomor MSISDN (nomor telepon pelanggan), layanan yang berlangganan (misalnya, pesan suara, call forwarding), dan lokasi saat ini (yang diperbarui oleh VLR).
   • Visitor Location Register (VLR): VLR adalah basis data sementara yang menyimpan informasi tentang pelanggan yang saat ini berada di area cakupan MSC tertentu tetapi terdaftar di HLR yang berbeda. Ketika pelanggan bergerak ke area MSC baru, VLR di area tersebut meminta informasi pelanggan dari HLR-nya. Ini memungkinkan MSC untuk melayani pelanggan tanpa perlu terus-menerus menghubungi HLR mereka.
   • Authentication Centre (AuC): AuC adalah basis data yang sangat aman yang menyimpan kunci otentikasi dan algoritma yang digunakan untuk memverifikasi identitas pelanggan dan menghasilkan kunci enkripsi. Ini bekerja sama dengan HLR untuk melindungi jaringan dari akses tidak sah.
   • Equipment Identity Register (EIR): EIR adalah basis data yang menyimpan daftar IMEI ponsel. Ini digunakan untuk mengidentifikasi ponsel yang dicuri, tidak sah, atau rusak, dan dapat mencegahnya mengakses jaringan.
4. Operation and Maintenance Subsystem (OMS) / Operation Support System (OSS): Subsistem ini bertanggung jawab untuk pengoperasian, pemeliharaan, dan manajemen jaringan GSM. Ini mencakup fungsi-fungsi seperti:
   • Manajemen kesalahan.
   • Manajemen konfigurasi.
   • Manajemen kinerja.
   • Manajemen keamanan.
   • Memantau seluruh jaringan dan melakukan peningkatan atau troubleshooting.

Antarmuka dalam Jaringan GSM

Berbagai subsistem dan komponen dalam jaringan GSM berkomunikasi satu sama lain melalui antarmuka yang terdefinisi dengan baik:

• Um Interface (Air Interface): Antarmuka antara MS dan BTS. Ini adalah bagian nirkabel dari jaringan.
• Abis Interface: Antarmuka antara BTS dan BSC. Ini adalah koneksi kabel yang membawa data suara dan sinyal kontrol.
• A Interface: Antarmuka antara BSC dan MSC. Ini adalah antarmuka utama yang memungkinkan BSC untuk meneruskan panggilan dan sinyal dari BTS ke jaringan inti.
• MAP (Mobile Application Part) Interface: Digunakan untuk komunikasi antara komponen NSS (MSC, HLR, VLR, AuC, EIR). Misalnya, MSC menggunakan MAP untuk berkomunikasi dengan HLR/VLR untuk informasi pelanggan.

Frekuensi dan Kanal GSM

GSM menggunakan teknik akses radio yang disebut TDMA (Time Division Multiple Access) dikombinasikan dengan FDMA (Frequency Division Multiple Access).

• FDMA: Spektrum frekuensi total dibagi menjadi beberapa pita frekuensi (kanal frekuensi). Setiap kanal memiliki lebar pita 200 kHz.
• TDMA: Setiap kanal frekuensi 200 kHz kemudian dibagi lagi menjadi 8 time slot yang berbeda. Ini berarti hingga 8 pengguna dapat berbagi satu kanal frekuensi yang sama pada waktu yang berbeda, meningkatkan efisiensi spektrum.

Pita Frekuensi GSM Umum:

• GSM 900 (EGSM atau P-GSM): Pita frekuensi asli, digunakan di sebagian besar dunia.
  • Uplink (MS ke BTS): 890–915 MHz
  • Downlink (BTS ke MS): 935–960 MHz
• GSM 1800 (DCS – Digital Cellular System): Digunakan untuk meningkatkan kapasitas di area padat penduduk, terutama di Eropa dan Asia.
  • Uplink: 1710–1785 MHz
  • Downlink: 1805–1880 MHz
• GSM 850 / PCS 1900: Digunakan terutama di Amerika Serikat, Kanada, dan beberapa negara Amerika Latin, di mana alokasi spektrum berbeda.
  • GSM 850: Uplink 824–849 MHz, Downlink 869–894 MHz
  • PCS 1900: Uplink 1850–1910 MHz, Downlink 1930–1990 MHz

Kanal Logika dan Fisik:

Dalam GSM, terdapat pemisahan antara kanal fisik (time slot pada frekuensi tertentu) dan kanal logika. Kanal logika digunakan untuk membawa informasi yang berbeda, seperti data suara, sinyal kontrol, informasi siaran, dan panggilan darurat.

Keamanan Jaringan GSM

GSM dirancang dengan fitur keamanan yang lebih baik dibandingkan pendahulunya yang analog. Fitur keamanan utama meliputi:

1. Autentikasi Pelanggan:
   • Ketika ponsel mencoba terhubung ke jaringan, AuC dan HLR bekerja sama untuk memverifikasi identitas pelanggan menggunakan kunci otentikasi yang disimpan di SIM card dan HLR.
   • Proses ini melibatkan “tantangan-respons” (challenge-response) kriptografis untuk memastikan bahwa hanya pelanggan yang sah yang dapat mengakses jaringan.
   • Ini mencegah cloning SIM card dan penggunaan yang tidak sah.
2. Kerahasiaan Sinyal dan Data (Enkripsi):
   • GSM menggunakan algoritma enkripsi (misalnya, algoritma A5/1, A5/2, A5/3) untuk mengamankan komunikasi suara dan data melalui air interface (antara MS dan BTS).
   • Ini mencegah penyadapan oleh pihak ketiga. Kunci enkripsi dihasilkan selama proses otentikasi dan terus berubah secara dinamis.
3. Kerahasiaan Pengguna:
   • GSM menggunakan TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity) sebagai pengganti IMSI (identitas permanen) melalui air interface.
   • TMSI adalah identitas sementara yang berubah secara berkala. Ini mencegah pelacakan identitas pelanggan oleh pihak yang tidak berwenang karena IMSI tidak ditransmisikan dalam teks biasa.
4. Identifikasi Perangkat (IMEI):
   • IMEI adalah nomor seri unik untuk setiap ponsel. EIR dapat digunakan untuk memblokir ponsel yang dicuri, meskipun ini tidak selalu dapat sepenuhnya mencegah penggunaan di luar jaringan yang diblokir.

Meskipun keamanan GSM dianggap kuat pada masanya, beberapa kerentanan telah ditemukan seiring waktu, terutama pada algoritma A5/1 yang lebih tua, yang telah mendorong pengembangan algoritma enkripsi yang lebih kuat di generasi selanjutnya.

Keunggulan dan Kekurangan GSM

Keunggulan:

• Standar Global: GSM adalah standar yang diterima secara luas, memungkinkan roaming internasional yang mulus.
• Kualitas Suara Digital: Menawarkan kualitas suara yang lebih jernih dibandingkan sistem analog karena menggunakan teknologi digital.
• Dukungan Layanan Data: Awalnya melalui SMS, kemudian berkembang dengan GPRS dan EDGE untuk layanan data berbasis paket.
• Keamanan yang Ditingkatkan: Otentikasi pelanggan dan enkripsi air interface memberikan tingkat keamanan yang lebih tinggi.
• Kartu SIM yang Dapat Dilepas: Memungkinkan pengguna untuk dengan mudah berpindah ponsel sambil tetap mempertahankan nomor dan profil mereka.
• Efisiensi Spektrum: Penggunaan TDMA/FDMA memungkinkan lebih banyak pengguna berbagi bandwidth yang terbatas.
• Ekosistem yang Luas: Karena popularitasnya, ada banyak vendor peralatan dan perangkat, mendorong persaingan dan menurunkan biaya.

Kekurangan:

• Kapasitas Data Terbatas (pada 2G): Kecepatan data dasar GSM dan GPRS relatif rendah dibandingkan dengan kebutuhan modern. Meskipun EDGE meningkatkan ini, tetap tidak secepat 3G ke atas.
• Latensi Lebih Tinggi: Dibandingkan dengan teknologi berbasis paket murni, GSM asli memiliki latensi yang lebih tinggi untuk data.
• Interferensi: Karena menggunakan burst transmission, ponsel GSM dapat menyebabkan interferensi pada beberapa perangkat elektronik sensitif (misalnya, speaker radio, alat bantu dengar).
• Keterbatasan Handover Internasional: Meskipun roaming internasional dimungkinkan, handover saat bergerak melintasi batas negara atau antara operator yang berbeda terkadang tidak mulus.
• Evolusi Teknologi: GSM telah secara bertahap digantikan oleh 3G (UMTS), 4G (LTE), dan 5G yang menawarkan kecepatan data jauh lebih tinggi dan latensi lebih rendah.

Peran GSM dalam Evolusi Telekomunikasi

GSM bukan hanya sebuah teknologi, tetapi sebuah platform revolusioner yang membentuk dasar bagi evolusi komunikasi seluler.

• Standardisasi Global: Mengakhiri “perang standar” regional dan memungkinkan industri untuk fokus pada inovasi dalam satu platform yang diterima secara luas.
• Demokratisasi Komunikasi: Dengan biaya yang lebih rendah dan ketersediaan yang luas, GSM membuat komunikasi seluler dapat diakses oleh miliaran orang di seluruh dunia.
• Pondasi untuk Data Seluler: Pengenalan GPRS dan EDGE adalah langkah penting pertama menuju internet seluler, yang kemudian berkembang menjadi broadband seluler yang kita kenal sekarang.
• SMS: Layanan pesan singkat (SMS) yang sangat populer adalah fitur asli GSM yang mengubah cara kita berkomunikasi secara instan.
• Mobilitas Sejati: Konsep roaming internasional yang mulus menjadi kenyataan berkat standar GSM yang terpadu.
• Inovasi Industri: Keberhasilan GSM mendorong investasi besar dalam penelitian dan pengembangan, yang mengarah pada lahirnya generasi teknologi seluler berikutnya.

— Apa itu FTTC —

Kesimpulan

Global System for Mobile Communications (GSM) adalah salah satu pencapaian teknik dan standar yang paling monumental dalam sejarah telekomunikasi. Dari visinya sebagai standar pan-Eropa, GSM berhasil menjadi kekuatan plobal yang menyatukan dunia melalui komunikasi seluler digital. Ia tidak hanya menyediakan suara yang jernih dan layanan SMS yang revolusioner, tetapi juga meletakkan fondasi penting bagi evolusi data seluler. Meskipun era 2G kini digantikan oleh generasi broadband yang lebih cepat, prinsip-prinsip desain GSM, arsitektur modularnya, dan fokusnya pada mobilitas dan keamanan terus beresonansi dalam jaringan seluler modern. Warisan GSM akan tetap menjadi bagian tak terpisahkan dari sejarah bagaimana komunikasi nirkabel berkembang menjadi kekuatan transformatif yang kita nikmati saat ini.

Referensi : https://www.baktikominfo.id/id/detail-berita/berkenalan-dengan-gsm-pengertian-sejarah-serta-fungsinya